الطلاء المؤكسد: ما هو ، أين يتم تطبيقه ، كيف يتم تصنيعه

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

أنودة هي عملية إلكتروليتية تستخدم لزيادة سمك طبقة الأكاسيد الطبيعية على سطح المنتجات. حصلت هذه التقنية على اسمها بسبب حقيقة أن المادة المعالجة تستخدم كقطب موجب في المنحل بالكهرباء. نتيجة لهذه العملية ، تزداد مقاومة المادة للتآكل والتآكل ، ويتم أيضًا تحضير السطح لتطبيق الطلاء التمهيدي.

يتم تطبيق طبقات واقية إضافية بعد أنودة المعدن بشكل أفضل بكثير من المواد الأصلية. يمكن أن يكون الطلاء المؤكسد نفسه ، اعتمادًا على طريقة تطبيقه ، مساميًا ، ويمتص الأصباغ جيدًا ، أو رقيقًا وشفافًا ، مما يؤكد على بنية المادة الأصلية ويعكس الضوء جيدًا. الفيلم الواقي المشكل هو عازل ، أي أنه لا يوصل تيار كهربائي.

لماذا يتم ذلك

يتم استخدام النهاية المؤكسدة عند الحاجةتوفر الحماية ضد التآكل وتجنب التآكل المتزايد في الأجزاء الملامسة للآليات والأجهزة. من بين الطرق الأخرى لحماية سطح المعادن ، تعد هذه التقنية واحدة من أرخص الطرق وأكثرها موثوقية. الاستخدام الأكثر شيوعًا للأنودة هو حماية الألمنيوم وسبائكه. كما تعلم ، فإن هذا المعدن ، الذي يتمتع بخصائص فريدة مثل مزيج من الخفة والقوة ، لديه قابلية متزايدة للتآكل. تم تطوير هذه التقنية أيضًا لعدد من المعادن غير الحديدية الأخرى: التيتانيوم والمغنيسيوم والزنك والزركونيوم والتنتالوم.

بعض الميزات

العملية قيد الدراسة ، بالإضافة إلى تغيير النسيج المجهري على السطح ، تغير أيضًا التركيب البلوري للمعدن عند الحدود مع الفيلم الواقي. ومع ذلك ، مع وجود سمك كبير للطلاء المؤكسد ، فإن الطبقة الواقية نفسها ، كقاعدة عامة ، لها مسامية كبيرة. لذلك ، من أجل تحقيق مقاومة التآكل للمادة ، فإن الختم الإضافي مطلوب. في الوقت نفسه ، توفر الطبقة السميكة مقاومة تآكل متزايدة ، أكثر بكثير من الدهانات أو الطلاءات الأخرى ، مثل الرش. مع زيادة قوة السطح ، يصبح أكثر هشاشة ، أي أكثر عرضة للتشقق الناتج عن التكسير الحراري والكيميائي والتصدعي. التشققات في الطلاء المؤكسد أثناء الختم ليست بأي حال من الأحوال نادرة الحدوث ، والتوصيات المطورة لا تساعد دائمًا هنا.

الاختراع

أول موثقةحدث الاستخدام المسجل للأنودة في عام 1923 في إنجلترا لحماية أجزاء الطائرة المائية من التآكل. في البداية ، تم استخدام حمض الكروميك. في وقت لاحق ، تم استخدام حمض الأكساليك في اليابان ، ولكن اليوم ، في معظم الحالات ، يتم استخدام حمض الكبريتيك الكلاسيكي لإنشاء طلاء بأكسيد في تكوين المنحل بالكهرباء ، مما يقلل بشكل كبير من تكلفة العملية. يتم تحسين وتطوير التكنولوجيا باستمرار.

الومنيوم

مؤكسد لتحسين مقاومة التآكل والاستعداد للرسم. وأيضًا ، اعتمادًا على التقنية المستخدمة ، إما لزيادة الخشونة أو لإنشاء سطح أملس. في الوقت نفسه ، لا يمكن أن يؤدي الأنودة في حد ذاته إلى زيادة قوة المنتجات المصنوعة من هذا المعدن بشكل كبير. عندما يتلامس الألومنيوم مع الهواء أو أي غاز آخر يحتوي على الأكسجين ، فإن المعدن يشكل بشكل طبيعي طبقة أكسيد 2-3 نانومتر على سطحه ، وتصل قيمته على السبائك إلى 5-15 نانومتر.

سمك طلاء الألمنيوم المؤكسد هو 15-20 ميكرون ، أي أن الفرق هو أمرين من حيث الحجم (1 ميكرون يساوي 1000 نانومتر). في الوقت نفسه ، يتم توزيع هذه الطبقة التي تم إنشاؤها بنسب متساوية ، نسبيًا ، داخل السطح وخارجه ، أي أنها تزيد من سمك الجزء بمقدار حجم الطبقة الواقية. على الرغم من أن الأنودة تنتج طلاءًا كثيفًا وموحدًا ، إلا أن الشقوق المجهرية الموجودة فيه يمكن أن تؤدي إلى التآكل. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الطبقة الواقية السطحية نفسها عرضة للتحلل الكيميائي.بسبب التعرض لبيئة عالية الحموضة. لمكافحة هذه الظاهرة ، يتم استخدام تقنيات تقلل من عدد الشقوق الدقيقة وإدخال عناصر كيميائية أكثر ثباتًا في تكوين الأكسيد.

التطبيق

يتم استخدام المواد المجهزة على نطاق واسع. على سبيل المثال ، في مجال الطيران ، تحتوي العديد من العناصر الهيكلية على سبائك الألومنيوم قيد الدراسة ، ونفس الوضع في بناء السفن. حددت الخصائص العازلة للطلاء المؤكسد مسبقًا استخدامه في المنتجات الكهربائية. يمكن العثور على المنتجات المصنوعة من المواد المعالجة في العديد من الأجهزة المنزلية ، بما في ذلك المشغلات والأضواء والكاميرات والهواتف الذكية. في الحياة اليومية ، يتم استخدام طلاء الحديد المؤكسد ، وبشكل أكثر دقة ، نعله ، مما يحسن بشكل كبير خصائص المستهلك. عند الطهي ، يمكن استخدام طلاء تفلون خاص لتجنب احتراق الطعام. عادة ما تكون أدوات المطبخ باهظة الثمن. ومع ذلك ، فإن مقلاة الألمنيوم غير المؤكسدة قادرة على توفير حل لنفس المشكلة. في نفس الوقت بتكلفة أقل. في البناء ، يتم استخدام الطلاء المؤكسد لتركيب النوافذ والاحتياجات الأخرى. بالإضافة إلى ذلك ، تجذب التفاصيل الملونة انتباه المصممين والفنانين ، حيث يتم استخدامها في مختلف الأشياء الثقافية والفنية حول العالم ، وكذلك في صناعة المجوهرات.

تكنولوجيا

محلات خاصة للطلاء الكهربائي والصناعات التي تعتبر "قذرة" ومضرة بصحة الإنسان. لذلك ، التوصيات الخاصة بالعملية في المنزل ، المعلن عنها في بعض المصادر ، يجب أن تؤخذ بحذر شديد ، على الرغم من البساطة الظاهرة للتقنيات الموصوفة.

يمكن إنشاء طلاء مؤكسد بعدة طرق ، لكن المبدأ العام وتسلسل العمل يظلان كلاسيكيين. في الوقت نفسه ، تعتمد القوة والخصائص الميكانيكية للمادة التي تم الحصول عليها ، في الواقع ، على المعدن المصدر نفسه ، على خصائص الكاثود ، والقوة الحالية وتكوين الإلكتروليت المستخدم. يجب التأكيد على أنه نتيجة لهذا الإجراء ، لا يتم تطبيق أي مواد إضافية على السطح ، ويتم تشكيل الطبقة الواقية عن طريق تحويل مادة المصدر نفسها. جوهر الطلاء الكهربائي هو تأثير التيار الكهربائي على التفاعلات الكيميائية. تنقسم العملية برمتها إلى ثلاث مراحل رئيسية

المرحلة الأولى - الإعداد

في هذه المرحلة ، يتم تنظيف المنتج جيدًا. السطح مصقول ومزيل الشحوم. ثم هناك ما يسمى بالحفر. يتم تنفيذه عن طريق وضع المنتج في محلول قلوي ، متبوعًا بنقله إلى محلول حمضي. يتم الانتهاء من هذه الإجراءات عن طريق الغسل ، حيث من المهم للغاية إزالة جميع المخلفات الكيميائية ، بما في ذلك المناطق التي يصعب الوصول إليها. النتيجة النهائية تعتمد بشكل كبير على جودة المرحلة الأولى

المرحلة الثانية - الكيمياء الكهربائية

في هذه المرحلة ، يتم بالفعل إنشاء طلاء الألمنيوم المؤكسد. الشغل المعدة بعنايةمعلقة على أقواس وتنزل في حمام به إلكتروليت ، يوضع بين اثنين من الكاثودات. تستخدم الكاثودات المصنوعة من الرصاص للألمنيوم وسبائكه. عادةً ما يشتمل تكوين الإلكتروليت على حامض الكبريتيك ، ولكن يمكن استخدام أحماض أخرى ، على سبيل المثال ، أكساليك وكروميك ، اعتمادًا على الغرض المستقبلي للجزء المُشغل آليًا. يستخدم حمض الأكساليك في صناعة الطلاءات العازلة بألوان مختلفة ، ويستخدم حمض الكروميك لمعالجة الأجزاء التي لها شكل هندسي معقد بفتحات قطرها صغير.

يعتمد الوقت اللازم لإنشاء طبقة واقية على درجة حرارة المنحل بالكهرباء وعلى قوة التيار. كلما ارتفعت درجة الحرارة وانخفض التيار ، زادت سرعة العملية. ومع ذلك ، في هذه الحالة ، يكون الفيلم السطحي مساميًا وناعمًا تمامًا. للحصول على سطح صلب وكثيف ، يلزم درجات حرارة منخفضة وكثافة تيار عالية. بالنسبة للكهرباء المنحل بالكبريتات ، تتراوح درجة الحرارة من 0 إلى 50 درجة ، وتتراوح القوة الحالية المحددة من 1 إلى 3 أمبير لكل ديسيمتر مربع. تم وضع جميع المعلمات لهذا الإجراء على مر السنين وهي واردة في التعليمات والمعايير ذات الصلة.

المرحلة الثالثة - التوحيد

بعد اكتمال التحليل الكهربائي ، يتم إصلاح المنتج المؤكسد ، أي يتم إغلاق المسام الموجودة في الفيلم الواقي. يمكن القيام بذلك عن طريق وضع السطح المعالج في الماء أو في محلول خاص. قبل هذه المرحلة ، تكون اللوحة الفعالة للجزء ممكنة ، لأن وجود المسام سيسمح بالامتصاص الجيد.صبغ

تطوير تقنية أنودة

للحصول على فيلم أكسيد شديد التحمل على سطح الألومنيوم ، تم تطوير طريقة باستخدام تركيبة معقدة من الإلكتروليتات المختلفة بنسب معينة ، جنبًا إلى جنب مع زيادة تدريجية في كثافة التيار الكهربائي. يتم استخدام نوع من "كوكتيل" من أحماض الكبريتيك والطرطريك والأوكساليك والستريك والبوريك ، وتزداد القوة الحالية في العملية تدريجياً خمس مرات. نتيجة لهذا التأثير ، يتغير هيكل الخلية المسامية لطبقة الأكسيد الواقية.

يجب الإشارة بشكل خاص إلى تقنية تغيير لون الجسم المؤكسد ، والتي يمكن القيام بها بطرق مختلفة. أبسطها هو وضع الجزء في محلول مع صبغة ساخنة مباشرة بعد إجراء الأكسدة ، أي قبل المرحلة الثالثة من العملية. تعتبر عملية التلوين باستخدام المواد المضافة مباشرة في الإلكتروليت أكثر تعقيدًا إلى حد ما. عادة ما تكون المواد المضافة عبارة عن أملاح من معادن مختلفة أو أحماض عضوية ، مما يتيح لك الحصول على مجموعة متنوعة من الألوان - من الأسود المطلق إلى أي لون تقريبًا من اللوحة.