عندما يتعلق الأمر بمنتجات الألومنيوم ، تقدم المادة نفسها خصائص رائعة: الوزن الخفيف ، ومقاومة التآكل ، والقدرة الممتازة. ومع ذلك ، لفتح الأداء المتقدم ، وخاصة بالنسبة للتطبيقات الصناعية والمعمارية الصعبة ، فإن الألومنيوم المختلط بمثابة حل تحويلي. بينما يُنظر إلى أنوود غالبًا على أنه تعزيز جمالي ، إلا أنه يلعب دورًا وظيفيًا أساسيًا - تعزيز المتانة ، والعزل الكهربائي ، والمقاومة الكيميائية. هنا ، نستكشف التفاصيل المعقدة وراء الألمنيوم المختلط ، ومؤسساتها التقنية ، ومعايير التنفيذ ، والتطبيقات التي تدعمها معلمات محددة جيدًا وتحديدات السبائك المناسبة.
ما هو الألومنيوم المختلط؟
إنوود هي عملية كهروكيميائية تسمم طبقة أكسيد الطبيعية على سطح صفائح الألومنيوم أو عمليات السحب. يتحول التفاعل الكهربائي المتحكم فيه إلى التركيب الذري لأكسيد الألومنيوم إلى حاجز أكثر سماكة وموحدة ومسامية مقارنةً بالأكسيد الطبيعي الذي يتكون في الهواء. لا يمكن أن تضع طبقة الأكسيد الاصطناعية هذه مقاومة التآكل فحسب ، بل تعمل أيضًا على تحسين صلابة التآكل ، وخصائص العزل الكهربائي ، وقبول مجموعة متنوعة من ألوان الصبغة.
إلى هذه العملية ، يوجد تقارب الألومنيوم للأكسجين الذي يشكل طبقة AL_2O_3 الأصلية (أكسيد الألومنيوم). تعزز طريقة الأنود هذه الطبقة ، مما يحول بعض الأفلام النانوية غير المكتملة إلى حاجز متكامل تمامًا-سميكًا من 5 إلى 25 ميكرومتر اعتمادًا على المعلمات.
التفاصيل الفنية والمعلمات
نظرة عامة على العملية:
- يتم غمر جزء من سبائك الألومنيوم عادة في حمام كهربائي الحمض (حمض الكبريتيك الشائع ، على الرغم من وجود أحماض الكروم والأكساليك).
- يتم تطبيق التيار الكهربائي ، ويعمل كأنود في الدائرة ، مما يسارع تفاعل الأكسدة.
- الوقت والكثافة الحالية وتكوين الحمام ودرجة الحرارة ينظمون بدقة بنية طبقة الأكسيد وسمكها.
المعلمة | النطاق النموذجي | وصف |
---|---|---|
نوع المنحل بالكهرباء | حمض الكبريتيك (15-20 ٪ بالوزن) | محلول الحمض يسهل الأكسدة |
درجة حرارة الحمام | 18-22 درجة مئوية | يتحكم في مسامية الأفلام والصلابة |
الجهد/الكثافة الحالية | 12-20 فولت / 1.5-3 A / DM² | يحدد سرعة نمو الأكسيد |
وقت المعالجة | 20-60 دقيقة | مدة تكوين طبقة الأكسيد |
سمك الفيلم | 5 - 25 ميكرون | سمك طبقة الأكسيد النهائي |
بعد العلاج | ختم بالماء الساخن أو البخار | يحول الألومينا المسامية إلى حاجز كثيف |
اختيار السبائك والتهدئة
ليس كل سبيكة الألومنيوم تنقلب على قدم المساواة. يعتمد النجاح بشكل كبير على التركيب الكيميائي ، وخاصة محتوى السيليكون والنحاس والمغنيسيوم.
سلسلة سبيكة | الاستخدام الشائع في التنسيق | ملاحظات |
---|---|---|
سلسلة 5xxx | سبائك مقاومة التآكل (تعتمد على ملغ) | مناسبة للغاية يحقق فيلم موحد |
سلسلة 6xxx | سلسلة أنوداء على نطاق واسع (ملغ + سي) | نهاية تجميلية ووقاية ممتازة |
سلسلة 2xxx | سبائك الألومنيوم عالية القوة | أقل مقاومة للتآكل. عرضة لتغير اللون |
1xxx سلسلة | الألومنيوم النقي (99 ٪ أو أفضل) | تستخدم لتطبيقات زخرفية محددة |
أما بالنسبة لتعيين المزاج ، فإن الحالات المصلبة مثل O (الصلب) أو H14 (تصلب الإجهاد) توفر تفاعلات أفضل للأكسيد مقارنة بالحالات التي تعمل بالبرد البارد لأن التشكل السطحي يؤثر على التفاعل في أيون الإلكتروليت وتوحيد نمو الأكسيد.
الخصائص الكيميائية لسطح الألمنيوم المختلط
بمجرد أن يتم تبنيه ، يتحول سطح الألومنيوم إلى ألومينا أنودي (AL_2O_3) مع الخصائص الكيميائية والفيزيائية المميزة:
ملكية | الألومنيوم الأكبر | الألومنيوم الطبيعي |
---|---|---|
سماكة | 5 - 25 ميكرون (متغير التحكم) | 2-5 نانومتر (طبقة أكسيد الطبيعية) |
صلابة السطح | 200-700 HV (أعلى من المعدن الأساسي) | 15-18 HV |
المسامية (٪ مسامية مفتوحة) | مسام 10-20 ٪ ، تمكين امتصاص الصبغة | لا يكاد يذكر |
مقاومة التآكل | تحسن كبير بسبب أكسيد سميك مغلف | معتدلة الأكسدة عرضة |
مقاومة كهربائية | > 1000 ميجاو أوم/سم (متغير على السماكة) | معدن الألومنيوم الموصل |
الاستقرار الكيميائي | مقاومة للقلويات والأحماض الخفيفة | يمكن أن تتآكل تحت بيئات عدوانية |
إرشادات المعايير وإرشادات التنفيذ
امتثال الصناعة عندما يكون تنشيط صفائح الألمنيوم ضرورية لاستخدام متعدد الصناعات:
- MIL-A-8625(الجيش الأمريكي) يحدد ثلاثة أنواع من الأكسدة: النوع الأول (حمض الكروم) ، النوع الثاني (حمض الكبريتيك) ، النوع الثالث (أنوديس طبقة صلبة).
- ISO 7599تحديد أنود حمض الكبريتيك.
- ASTM B580لتلاعب الألومنيوم الأنبوبي ، معايير الصناعة التوجيهية للمعالجة والاختبار.
- تعتمد حدود السُمك ، واختبارات الخصائص الفيزيائية (التصاق ، والتآكل) ، وعمليات الختم عالمياً على هذه المواصفات ، مما يضمن مراقبة الجودة.
توفر ورقة الألمنيوم النموذجية الأذرية من قاعدة مسحوق زخرفية إلى أقراص المغزل التي تسيطر عليها أدوات الانتقال لتكوين الآلات باستخدام خصائص "أنودس" (النوع الثالث للطلاء الصلب يقترب من 1 مل+).
تسليط الضوء على التطبيقات
تترجم الفوائد الشاملة للألومنيوم المختلط إلى استخدامات متعددة:
- اللوحات المعمارية والواجهات: UV مستقرة ، مقاومة للتآكل وقادر على تضمين التشطيبات المعدنية أو الملونة الطبيعية.
- الالكترونيات والعوازل الكهربائية: تستخدم كركائز ذات مقاومة كهربائية قوية وحواجز التآكل ، لشاشات LCD أو الأغلفة.
- قطع غيار السيارات والفضاء: الطلاء الوظيفي لمقاومة التآكل والمتانة البيئية.
- أدوات الطهي والصناعة الغذائية: الطلاء غير السام الذي يوفر مقاومة التآكل وأسطح التنظيف السهلة.
- اللافتات والسلع الاستهلاكية: طبقات أنوود التي تقبل الأصباغ توفر جماليات بصرية طويلة الأمد.