Naravna in trda anodizacija: tip II in tip III

Ta vodnik primerja naravno anodizacijo (tip II, ISO 7599) in trdo anodizacijo (tip III, ISO 10074) aluminija: tipične debeline, standarde in merila izbire glede na obrabo, korozijo in videz.

Anodizacija aluminija , imenovana tudi anodna oksidacija, je elektrolitski proces, pri katerem se na površini obdelovanca oblikuje plast aluminijevega oksida, ki obdelanemu kosu zagotavlja odlične površinske lastnosti.

Proces anodizacije aluminija, ki se najpogosteje uporablja v industriji, se izvaja z uporabo raztopine žveplove kisline kot elektrolita. Obstaja tudi proces anodizacije s kromovo kislino, ki uporablja raztopino kromove kisline kot elektrolit. To je prevleka, ki se v industriji malo uporablja, saj je kromova kislina rakotvorna in se uporablja predvsem v vojaški in letalski industriji. Kosi, ki jih je treba obdelati, se potopijo v kad, ki vsebuje elektrolit, na kos se dovede anodni tok (od tod ime “anodizacija”), katodni tok pa na stranice kadi. Proces z žveplovo kislino velja za “okolju prijazen”, saj se ne uporabljajo snovi, kot so težke kovine, topila ali rakotvorne snovi.

KAKŠNA JE RAZLIKA MED ANODIZACIJO TIPA II IN TIPA III?

Tip II je običajna anodizacija v žveplovi kislini, imenovana tudi naravna ali dekorativna anodizacija: opisujeta jo ISO 7599 in MIL-PRF-8625 Type II. Tip III je trda anodizacija, opisana v ISO 10074 in MIL-PRF-8625 Type III, z gostejšo in bolj kompaktno oksidno plastjo za odpornost proti obrabi in agresivna okolja. Standardi, debeline in dimenzijska rast obeh obdelav so primerjani v naslednjih razdelih.

GLAVNE ZNAČILNOSTI

Anodizacija je najpogosteje uporabljena in najbolj cenjena prevleka na aluminiju, saj obdelovanim kosom zagotavlja odlične površinske lastnosti pri razmeroma nizkih stroških.

Glavne značilnosti so:

• odpornost proti koroziji
• odpornost proti obrabi
• trdota
• enakomernost debeline
• dielektrična izolacija
• možnost barvanja s pigmenti, ki prodrejo v plast oksida.

ZLITINE, PRIMERNE ZA ANODIZACIJO

Večino zlitin aluminija, ki se običajno uporabljajo v strojništvu, je mogoče enostavno anodizirati z odličnimi rezultati. Lastnosti prevleke se lahko razlikujejo glede na uporabljeno zlitino, saj gre za proces pretvorbe iz aluminija v aluminijev oksid, zato lahko sestava zlitine spremeni njene lastnosti. Največje težave se pojavljajo pri zlitinah, ki vsebujejo elemente, različne od aluminija, v velikih količinah, saj samo aluminij prispeva k oblikovanju plasti oksida. Iz tega sledi, da zlitine, ki vsebujejo velike količine bakra, kot je serija 2000, ne morejo doseči velike debeline in plast oksida bo nekoliko manj kompaktna in manj odporna proti koroziji in obrabi. Zlitine, ki vsebujejo silicij v količini, večji od 10 %, lahko kažejo neenakomernost barve in ne dosežejo velike debeline.

VRSTE ANODIZACIJE

Razlikujemo lahko dve različni vrsti anodizacije v žveplovi kislini, ki se razlikujeta tako v površinskih lastnostih kot v procesu, s katerim se izvajata:

• Naravna anodizacija, kot je anodizacija OX-A
• Trda anodizacija, kot sta anodizaciji OX-HS in OX-W

Razlike v anodnem sloju in njegovih površinskih lastnostih so posledica uporabe različnih obratovalnih parametrov, predvsem temperature elektrolita ter napetosti in toka (V in A). Tudi oprema za proces anodne oksidacije se pri obeh vrstah razlikuje.

NARAVNA ANODIZACIJA

Naravna anodizacija, imenovana tudi dekorativna anodizacija, se uporablja predvsem v dekorativne namene ali za zaščito v manj agresivnih okoljih. Je svetlo sive barve in je zelo primerna za barvanje z uporabo pigmentov, ki prodrejo v plast oksida, s čimer zagotavlja odličen barvni učinek skupaj z odpornostjo proti praskam in razbarvanju.

TRDA ANODIZACIJA

Trda anodizacija izboljšuje in povečuje lastnosti naravne anodizacije zahvaljujoč zelo gosti in kompaktni plasti oksida z visoko trdoto in odlično odpornostjo proti koroziji. Ta obdelava se uporablja predvsem v strojniških aplikacijah, kjer je potrebna odlična odpornost proti obrabi, ter v industrijskih ali morskih okoljih, za katera so značilni agresivni dejavniki.

REFERENČNI STANDARDI

Glavni tehnični predpisi in mednarodni standardi, povezani z anodizacijo, so naslednji:

Naravna anodizacija

Trda anodizacija

DEBELINA ANODIZACIJE

DIMENZIJSKI IZRAČUN

Za boljše razumevanje rasti debeline anodizacije, za pravilni dimenzijski izračun, je treba razumeti mehanizem nastajanja plasti anodizacije. Kot smo že omenili, je anodizacija proces, ki pretvarja aluminij v aluminijev oksid in oblikuje plast, ki ima lahko različne debeline. Rast aluminijevega oksida neizogibno povzroči zmanjšanje kovinskega aluminija, ki se pretvori v oksid. Zato je treba paziti, da debeline anodizacije ne obravnavamo v celoti kot “nadkovino”, temveč je treba vedeti, koliko v odstotkih prevleka “prodre” in koliko “zraste”.

V preciznem strojništvu so dimenzijske tolerance zelo ozke in projektant se težko odloča pri njihovi opredelitvi, kadar so nanešene prevleke, saj se tolerance obdelave seštevajo s tolerancami prevleke. Zato postane natančna in pravilna opredelitev končnih mer in toleranc prevleke ključnega pomena, da se izognemo napakam s posledičnimi zavržki ali ponovnimi obdelavami.

Pri aplikacijah naravne anodizacije, zlasti dekorativnih, se napačno domneva, da anodizacija ne ustvarja dimenzijske rasti. Pri takih aplikacijah tolerance niso kritične in postane lažje predpostaviti, da ni rasti. V resnici debelina oksida ustvari dimenzijsko rast približno 30 % debeline anodizacije, ki je običajno enaka 10µm, kar ustvari rast samo 3µm.

Dodatna spremenljivka, ki lahko rahlo vpliva na končne mere, je povezana s postopkom čiščenja pred anodizacijo, imenovanim alkalno luženje, ki rahlo raztopi površinski aluminij in posledično zmanjša končno mero. Te vrednosti ni mogoče opredeliti na standardni način, saj je odvisna od časa zadrževanja v tej kadi in njene koncentracije. Lahko gre od nekaj mikronov pri komponentah preciznega strojništva do nekaj stotink milimetra pri ekstrudiranih kosih, pri katerih želimo odstraniti črte ekstrudiranja.