آندايزينگ آلومينيوم

مقدمه

بسم الله الرحمن الرحيم

آلومينيم فلزي است سبك با رنگ سفيد متمايل به آبي كه بعد از سيليسيوم فراوان تريس درصد از عناصر پوسته زمين را تشكيل مي دهند اين فلز را در صنعت با استفاده از روش الكتروليتي از بوكسيت يا آلومين هيدراته ( AL203,2H2O) بدست مي آورند . قابليت چشم گير آلومينيوم در هدايت جريان الكتريكي ، درخشندگي ، تورق پذيري و نيز استحكام قابل توجه برخي از آلياژهاي آن در مقايسه با فولاد ، آن در رديف پر مصرف ترين فلزات در زمينه هاي صنعتي ، تزئيني و ساختماني قرار داده است ميل تركيبي شديد آلومينيوم و آلياژهاي آن با اكسيژن باعث مي گردد كه در شرايط طبيعي لايه بسيار نازكي از اكسيد ( AL203) بر سطح قطعات آلومينيومي تشكيل شود و به مثابه سپري محكم و فساد ناپذير مابقي فلز را در مقابل عوامل خورنده جوي محافظت نمايد . در مصارف صنعتي و تزئيني نيز با استفاده از روشهاي شيميايي و الكتروليتي لايه اكسيدي فوق را با كيفيت هاي متفاوت بر سطح فلز ايجاد مي نمايند كه اصطلاحا به روش اجرائي آن آندايزينگ اطلاق مي گردد . اين عمل باعث افزايش كيفيت آلومينيوم ، گسترش دامنه مصرف و مقاومت بيشتر آن در برابر خوردگي مي شود .

 

مفاهيم كلي آندايزينگ آلومينيوم

اندايزينگ آلومينيوم، مفاهيم و كاربردها:

به مجموعه عملياتي كه با تشكيل يك لايه نازك اكسيدي بر روي قطعات آلومينيومي باعث افزايش سختي، مقاومت در برابر خوردگي، ايجاد نماي تزئيني و تغيير برخي از خصوصيات فيزيكي آنها مي گردد آندايزينگ اطلاق مي شود.

مكانيزم كلي عمل بدين صورت است كه جريان مستقيم برق از مايع الكتروليت مناسبي مي گذرد كه در آن آلومينيوم آند بوده و فلز مناسب ديگري كاتد مي باشد. در اين صورت بر سطح آلومينيوم لايه نازكي از اكسيد ايجاد مي گردد كه ضخامت آن به عوامل گوناگوني بستگي دارد.

آلومينيوم در شرايط معمولي نيز اكسيدي مي شود بطوري كه در مجاورت هوا و بطور معمول لايه اي از اكسيد به ضخامت 01/0 ميكرون و به صورت غيرمتخلخل بر روي سطوح قطعات آلومينيومي تشكيل مي گردد كه وظيفه حفاظت از سطح فلز را در محيط برعهده دارد اما برتري و مزيت اكسيد ايجاد شده در روش آندايزينگ نسبت به شرايط طبيعي مقاومت بيشتر آن در مقابل خوردگي است.

قطعات و سطوح آلومينيومي را به دلايل زير اندايزينگ مي نمايند:

الف – افزايش مقاومت در مقابل خوردگي.

پوشش اكسيدي – آندي سيل شده آلومينيوم باعث محافظت فلز در برابر عوامل خورنده جوي و نمكها مي گردد.

ب – افزايش قدرت چسبندگي رنگها:

لايه اكسيدي-  آندي سبب به وجود آمدن سطح فعال شيميايي شده و زمينه و بستر مناسبي را جهت رنگ آميزي ايجاد مي نمايد.

ج – به عنوان يكي از مراحل آبكاري:

تخلخل موجود در پوشش اكسيدي – آندي باعث افزايش قابليت آبكاري قطعات آلومينيومي مي شود. (بطور مثال از آندايزينگ در الكتروليت اسيد فسفريك ميتوان نام برد كه به عنوان مرحله ماقبل آبكاري بكار مي رود).

د – ايجاد نماي ظاهري مناسب جهت دكوراسيون و تزئينات:

لايه اكسيدي – آندي آلومينيوم بطور طبيعي درخشان بوده و مقاومت خوبي در مقابل خوردگي دارد. لذا ميتوان از آن به عنوان سطح نهايي مورد نظر جهت تزئينات و نماسازي استفاده نمود. درخشندگي و براقيت سطح مزبور به نوع آلياژ، روش اچ كاري و براق كاري و ساير شرايط مناسب بستگي دارد.

ه – عايق كاري:

اكسيد آلومينيوم عايق مي باشد و ميتواند در مقابل ولتاژهايي كه از چند تا چندين هزار ولت به عنوان عايق عمل كند كه كيفيت و كميت آن به نوع آلياژ و ضخامت لايه اكسيدي بستگي دارد.

و – كاربرد در صنايع فتوگراف و ليتوگراف:

وجود حفره ها و تخلخل هاي بي شمار در پوشش اكسيدي – آندي باعث بالا رفتن قدرت مكانيكي صفحات ليتوگراف در نگهداري محلول هاي مربوط به فتوگراف و ليتوگراف مي گردد.

ز – افزايش قابليت تابش و انتشار حرارت:

لايه اكسيدي – آندي در ضخامت هاي بيش از 032/0 ميليمتر باعث افزايش قابليت تابش و انتشار حرارت مي گردد. بطور مثال ورق آندايز شده آلومينيومي پس از رنگ آميزي با رنگ سياه مي تواند به نحو بسيار مطلوبي جهت جذب حرارت تا حدود 230 درجه سانتيگراد مورد استفاده قرار گيرد.

ح – افزايش مقاومت سايشي:

با استفاده از مكانيزم آندايزينگ سخت بر روي قطعات آلومينيومي پوشش به ضخامت حدود 1 تا 4 ميليمتر ايجاد مي شود كه داراي سختي بالايي است و ميتوان از آنها جهت ساخت ياتاقانها و قطعات دوار و يا ساير مواردي كه نياز به مقاومت سايشي دارند استفاده نمود. تمام پوششهاي اكسيدي – آندي نسبت به خود آلومينيوم سخت تر هستند اما در برخي از موارد (مانند لايه اكسيدي – آندي حاصل از آندايزينگ در حمام اسيدكروميك) نرم بوده و جهت كاربري در شرايطي كه به مقاومت سايشي نياز دارد مناسب نمي باشد.

ط – رديابي و كنترل درزهاي سطحي:

پوشش اكسيدي – آندي حاصل از حمام اسيد كروميك ميتواند به عنوان يك عامل بازرسي جهت كشف و بررسي درزهاي سطحي موجود بر روي ورق يا قطعات آلومينيومي عمل نمايد. بدين صورت كه پس از آندايزينگ قطعات مزبور در داخل اسيد فوق الذكر آنها را سريعا” با آب شسته و خشك مي كنند .

اسيد كروميك باقيمانده در شكاف درزها و ترك هاي مويي، بيرون زده مي شود و موقعيت عيوب را از نظر مكاني نشان مي دهد. در بخشهاي بعدي كتاب روشهاي مختلف آندايزينگ آلومينيوم، خواص و ويژگي هاي بوجود آمده در فلز بعد از اجراي عمليات و نيز تجهيزات مورد نياز بطور مشروح بيان خواهد گرديد.

 

مكانيزم تشكيل لايه اكسيدي – آندي:

حمام اسيدسولفوريك به غلظت 10% حجمي را در نظر گرفته و در آن يك قطعه آلومينيومي را به قطب مثبت منبع الكتريسيته (آند) وصل كنيد و فلز مناسب ديگري مانند قلع را به عنوان كاتد به قطب منفي منبع الكتريسيته تصال دهيد دانسيته جريان مستقيم (  DC ) مورد نياز در اين پروسه حدود 1 تا 6/1 آمپر بر دسيمتر مربع مي باشد كه از پتانسيلي حدود13 تا 17 ولت ايجاد مي شود. در دماي معمولي اتاق وقتي كه جريان برق برقرار مي گردد اسيد سولفوريك شروع به تجزيه مي كند، در اثر اين فعل و انفعالات در قطب منفي (كاتد) هيدروژن ايجاد مي گردد و به موازات يون هاي اكسيژن و سولفات – (آنيون ها) توسط قطب مثبت (آند) كه آلومينيوم به آن اتصال است جذب مي گردند.

شارژ الكتريكي در داخل سيستم فوق باعث مي گردد كه يون هاي مثبت آلومينيوم (كاتيون ها) به سمت كاتد هدايت شوند و در همان حال در سطح آند ، كاتيون ها يا آلومينيوم با آنيون هاي اكسيژن تركيب شده و تشكيل اكسيد آلومينيوم را مي دهند. مقداري از يون هاي آلومينيوم نيز قادر به تركيب با اكسيژن نبوده و به صورت نامحلول در الكتروليت باقي مي مانند.

پوشش اكسيدي – آندي آلومينيوم از تعداد زيادي حفره هاي شش ضلعي ساخته شده است كه اندازه آنها در يك اينچ مربع حدود چند ميليون عدد مي باشد. در وسط هر كدام از اين شش ضلعي ها سوراخي وجود دارد كه اطراف و قسمت تحتاني ن توسط لايه اي اكسيدي از فلز مبنا جدا شده است. ابعاد حفره ها در الكتروليت هاي مختلف تفاوت دارد و بطور تقريبي به شرح زير مي باشد:

– قطر داخلي :  A^o  250 – 100                         ( 1 A^o = 1x 10^-10 m)

• ضخامت ديواره اطراف حفره : A^o  200 – 100
• ارتفاع حفره يا ضخامت پوشش : 5000 تا 25000 برابر قطر داخلي حفره.

چنين حفره هايي به خصوص در محلول الكتروليت اسيد سولفوريك بدين دليل تشكيل مي گردند كه در دقايق اوليه شروع پروسه آندايزينگ لايه نازكي از اكسيد تشكيل مي شود كه ضخامت آن با ولتاژ اعمال شده متناسب است،‌ برخي از محلول هاي الكتروليت (مانند اسيد سولفوريك) در حين عمليات آندايزينگ پوشش اكسيدي مزبور را در خود حل مي نمايد.

مكانيزم اين عمل بسيار پيچيده است اما به نوبه خود نوعي كشمكش را در رابطه با ايجاد و رشد اكسيدي و انحلال و خوردگي آن بطور همزمان در ميليونها نقطه يا حفره در هر اينچ بوجود مي آورد كه در نهايت به نوعي تعادل ختم مي گردد.

يك حوزه الكتريكي نيز در همه حفره ها وجود دارد كه باعث به وجود آمدن فواصل مساوي حفره ها نسبت به يكديگر و نيز ابعاد يكنواخت و هم اندازه ديواره هاي اكسيدي اطراف آن مي گردد. بدين ترتيب تمامي حفره ها دقيقا” مشابه يكديگر و به موازات هم قرار مي گيرند. در طول پروسه آندايزينگ سطح قطعه آلومينيومي با لايه اي از اكسيد آلومينيوم پوشيده مي شود ضخامت لايه اكسيدي مزبور تقريبا” معادل دو برابر صخامت آلومينيومي است كه از سطح قطعه كار برداشته مي شود. تفاوت سطح آلومينيوم قبل و بعد از عمليات آندايزينگ در شكل كاملا مشخص مي باشد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

تركيب شيميايي لايه اكسيدي حاصل از آندايزينگ:

محققين در رابطه با تركيب شيمياي لايه اكسيدي حاصل از آندايزينگ بر روي آلومينيوم نظرات متفاوتي را ابراز داشته اند كه عمده ترين آنها به صورت زير است.

الف: عمومي ترين ديدگاه و نظريه در اين رابطه عبارت است از:

الف 1 – بنانبر اعتقاد برخي از پژوهشگران 13 درصد وزن لايه اكسيدي – آندي ايجاد شده در علميات آندايزينگ را S O3 تشكيل مي دهد كه با انجام عمل شستشو و آب كشي ميتوان حدود 5 درصد از اين نسبت كاست. نمودار زير رابطه بين حرارت جريان اعمال شده و درصد S O3 توليد شده در پورسه آندايزينگ با محلول الكتروليت اسيد سولفوريك به غلظت 165 گرم در ليتر را نشان مي دهد.

به نظر مي رسد وجود سولفات در لايه اكسيدي باعث حركت دادن پروتون ها از سطح لايه مزبور گرديده و علاوه بر تسهيل در امر آندايزينگ سبب كاهش ولتاژ مورد نياز عمليات نيز مي شود.

الف 2 – در پوشش اكسيدي – آندي آب بندي نشده به ميزان زيادي AL2 O3 به همراه هيدرات وجود دارد كه مقدار آن در برخي آزمايشهاي انجام شده با شدت جريان 2/1 آمپر بر دسيمتر مربع برابر 1/86 درصد وزن لايه اكسيدي گزارش شده است.

الف 3 – ميزان آب موجود در پوشش اكسيدي – آندي آب بندي نشده (سيل نشده) تقريبا” 5/0 تا 5/12 درصد وزن كل لايه مزبور مي باشد.

ب : برخي از پژوهشگران مانند Byalobzhenskii و Tomashov فرمول Al2 O3 و 0.9H2O را به عنوان مشخصه شيميايي لايه اكسيدي سيل نشده حاصل از آندايزينگ در محلول الكتروليت اسيد سولفوريك مطرح كرده اند.

ج – نتايج زير كه از آزمايشات صورت گرفته در محلول الكتروليت اسيدسولفوريك با غلظت 32 گرم در ليتر، در داي 12 تا 20 درجه سانتيگراد و ولتاژ 12 ولت حاصل شده است نيز روايتي ديگر از تركيب شيميايي لايه اكسيدي – آندي را بيان مي دارد.

آلومينيوم آزاد                           56/4 درصد

Al (OH)3                            14/27 درصد

AlOOH                              3/68 درصد

در بررسي مورد فوق اولا” هيچ نشاني از اكسيد آلومينيوم (Al2 O3) مشهود نيست و ثانيا” ظهور و تشكيل يون هاي آلومينيوم به ميزان 56/4 درصد نيز غيرمنتظره و ناخوشايند به نظر مي رسد.

به گفته برخي از محققين لايه اكسيدي شكل گرفته در محلول الكتروليت اسيد سولفوريك داراي توازن تركيبي مشخصي نيست و تعداد يونهاي آلومينيوم نيز به موازات رشد و افزايش ضخامت لايه اكسيدي كاهش مي يابد. حضور يون هاي آلومينيوم در لايه اكسيدي – آندي مزبور ميتواند در تصحيح و توجيه برخي زمينه هاي تئوريكي پيچيده فيزيكي و شيميايي منطقي و مفيد به نظر آيد.

د – دو تن از محققان بنامهاي Baker  و Brace با استفاده از تكنيك راديو شيميايي به كمك تراشه S35 دريافتند كه در تركيب پوشش اكسيدي حاصل از آندايزينگ در محلول الكتروليت اسيدفسفريك مقادير S O4 نيز همزمان با آغاز پروسه تشكيل مي گردد كه عمليات آب كشي و شستشو جهت كاهش ميزان آن بي نتيجه است. اما با رشد و افزايش ضخامت لايه اكسيدي بر روي فلز، ميزان سولفات به مرور كاهش مي يابد.

ه – تركيب پوشش اكسيدي – آندي ايجاد شده بر روي آلومينيوم با استفاده از الكتروليت هاي ديگر نيز مشابه موارد قبل مي باشد.

برخي از تحقيقات نشان مي دهد كه حدود 3 درصد از وزن لاي اكسيدي آندي ايجاد شده بر سطح قطعه آلومينيومي در الكتروليت اسيد اگزاليك را خود اسيد اگزاليك تشكيل مي دهد و مابقي آن نيز Al2 O3 بي شكل و غير متبلور و مقداري آب به صورت H2O و 2Al2O3 مي باشد.

همچنين حدود 4/0 تا 7/0 درصد وزن لايه اكسيدي – آندي حاصل از پروسه آندايزينگ در الكتروليت اسيد كروميك نيز مربوط به خود اسيد كروميك مي باشد و در تركيب لايه اكسيدي مزبور كه Al2 O3 بدون آب است جاي مي گيرد.

 

ضخامت لايه اكسيدي – آندي:

ضخامت لايه اكسيدي – آندي ايجاد شده بر روي آلومينيوم به مدت زمان حضور قطعه در داخل حمام بستگي دارد مشروط بر اينكه تمام شرايط انجام كار استاندارد باشد. در اين صورت براي به دست آوردن ضخامتي معادل 5 ميكرون با دانسيته جريان 6/1 آمپر بر دسيمتر مربع حدود 10 دقيقه و براي ضخامتي برابر 10 ميكرون حدود 20 دقيقه زمان مورد نياز است.

به عبارت ديگر هر چه ضخامت بيشتري مدنظر باشد زمان بيشتري مورد نظر مي باشد، اما در برخي موارد حتي با افزايش زمان عمليات ممكن است هيچ نوع افزايش صخامتي ايجاد نشود. شكل زير نشان دهنده ضخامت لايه اكسيدي حاصل از آندايزينگ برخي از آلياژهاي مختلف الومينيوم نسبت به زمان مي باشد. (محلول الكتروليت اسيدسولفوريك با غلظت 165 گرم در ليتر و دانسيته جريان نيز 2/1 آمپر بر – دسي متر مربع است). دليل محدوديت در ايجاد ضخامت دلخواه و بالا در لايه پوشش اكسيدي هنوز مشخص و قطعي نيست اما ميتوان آن را ناشي از تعادل بين دو عامل زير دانست:

الف-  قابليت جريان الكتريكي در انتقال يون هاي آلومينيوم از لايه ها به منظور ايجاد و تشكيل اكسيد تازه.

ب – قابليت حل آلومينيوم توسط محلول الكتروليت (اسيدسولفوريك)..

از جمله دلايل ديگر محدوديت ضامت لايه اكسيدي قال تشكيل مي تواند گرماي ايجاد شده در پروسه آندايزينگ باشد زيرا اگر جرياني معادل 6/1 آمپر و ولتاژ 16 ولت را جهت هر دسيمتر مربع از سطح آنداليز شده مناسب بدانيم در آن صورت به ازاي جريان فوق گرمايي معادل 240 وات ايجاد خواهد شد.

از سوي ديگر، تشكيل اكسيد آلومينيوم نيز گرمازا بوده و به ازاي هر گرم از اكسيد تشكيل دشه 400 كيلوكالري گرما آزاد ميگردد. هر چند كه اين گرما مي تواند با استفاده از هم زن و يا جريان باد از داخل حمام خارج شود . اما به نوبه خود مانع از رشد و افزايش صخامت لايه اكسيدي – آندي مي شود. هچنين در پروسه آندايزينگ سخت، با اعمال دانسيته جريان 5/2 آمپر بر دسيمتر مربع در صفر درجه سانتيگراد زماني كه اكسيژن در آندها ظاهر مي شود به صورت پلاريزاسيون عمل كرده و مقاومت را در لايه آندي افزايش مي دهد.

اين عمل نيز باعث محدوديت در رشد لايه اكسيدي مي گردد. در تقابل با اين پديده اگر ولتاژ افزايش يابد به نحوي كه بتواند مقاومت مزبور را در هم شكند سوختگي فلز پيش خواهد آمد كه مشكل آفرين مي باشد.

 

اهميت مواد در آندايزينگ :

نتايج حاصل از آندايزينگ در آلياژهاي مختلف آلومينيوم يكسان نيست و هر آلياژي پس از انجام عمل آندايزينگ كييت ويژه اي خواهد داشت. دسته اي از آلياژهاي بهترين قابليت را در رابطه با براق كاري و انعكاس نور دارا مي باشند در حالي كه دسته اي ديگر به عكس هيچگونه قابليتي را براي براق كاري ندارند و جهت سخت كاري و يا اهداف ديگر مناسب مي باشند.

جداول بعد استانداردهاي بين المللي آلياژهاي مختلف آلومينيوم را در مقام تطبق قرار داده و سپس قابليت هر كدام از آنها را جهت آندايزينگ (با هداف مختلف از قبيل براق كاري، ايجاد سختي و رنگ آميزي) به صورت امتياز بيان مي دارد به صورتي كه امتياز 5 عالي ترين و بهترين نتيجه و امتياز 1 پايين ترين قابليت و نتيجه را در آندايزينگ پذيري آلياژ مربوطه نشن ميد هد. مابقي امتيازات (4، 3 و 2) به ترتيب مبين كيفيت بسيار خوب ، خوب و متوسط مي باشد.

نكات زير در رابطه با آلياژهاي ريختگي سري LM قابل ذكر مي باشد:

الف – هيچكدام از آلياژهاي فوق قابليت خوبي را جهت براق شدن ندارند.

ب – به منظور آندايزينگ هر كدام از آلياژهاي فوق مي بايست تكنيك و روشهاي خاصي را از نظر غلظت الكتروليت، ولتاژ و غيره در نظر گرفت.

بطور مثال، جهت آندايز كردن آلياژهايي كه داراي درصد زيادي از سيليس مي باشند مي بايست ولتاژ باايي را به آنها اعمال نمود( تا 24 ولت) و آلياژهاي شامل مس بهتر است كه در محلول الكتروليت اسيد سولفوريك با غلظت   7 N – 4 N آندايز شوند.

ج – رنگ ايجاد شده بر روي قطعات آندايز شده آلياژهاي فوق تحت تاثير درصد عناصر تشكيل دهنده آلياژ بوده و معمولا” تيره مي باشند.

 

6 مراحل اجرايي آندايزينگ آلومينيوم :

هدف از آندايزينگ آماده سازي سطوح خارجي قطعات آلومينيومي براي كاربردهاي مختلف و گوناگون مانند سخت كاري، مصارف ساختماني، تزئيني و درخشندگي مي باشد. جهت دستيابي به كييت مورد نياز لازم است كه تمامي مراحل عملياتي آندايزينگ به ترتيب و به صورت دقيق انجام پذيرد.

مراحل اجرايي آندايزينگ

 تجهيزات مورد نياز در عمليات آندايزينگ

دستيابي به كيفيت عالي در آندايزينگ قطعات آلومينيومي به عوامل مختلفي همچون كامل بودن تجهيزات و استفاده صحيح و درست آن‏ ، بالانس بودن ظرفيت مراحل مختلف پروسه عملياتي و مهمتر از همه مديريت ذيصلاح و آگاه نسبت به دانش و تكنولوژي آندايزينگ بستگي دارد. در اين ميان تجهيزاتي كه جهت آندايزينگ مورد استفاده قرار مي گيرد حائز بيشترين اهميت مي باشند كه عمدتا” عبارتند از:

 

تانك آندايزينگ :

مهمترين موردي كه در جريان عمليات آندايزينگ بايد مد نظر قرار گيرد تانك و تجهيزات جانبي آن است كه عمليات آندايزينگ در داخل آن انجام مي شود. بدنه تانك مي بايست در مقابل خوردگي اسيدسولفوريك مقاوم باشد. روشهاي مختلفي براي نيل به اين منظور وجود دارد كه انتخاب هر كدام از آنها به قيمت ، نوع مواد و قابليت مقاومت آن در مقابل خوردگي بستگي دارد. مانند پوشش سرب ، لاستيك سخت ، انواع پلاستيكها ، آجرهاي ضد اسيد ، در رابطه با روشهاي فوق بطور مختصر توضيحاتي ارائه مي گردد:

 

الف – پوشش سربي :

ساليان زيادي از سرب به عنوان يك لايه محافظ در تانكهاي كوچك و متوسط آندايزينگ استفاده مي شد كه از مزاياي آن سهولت و سرعت در نصب و تعمير آن بود اما در حال حاضر اين روش جهت پوشش دادن به بدنه تانك كاربرد كمتري دارد.

علاوه بر اين در برخي از كارگاهها لايه سربي فوق به عنوان كاتد مورد استفاده قرار مي گيرد كه مشكلاتي را نيز به وجود مي آورد. بطور مثال گاهي در هنگام در آوردن و يا جاي گذاردن قطعات كار به علت بي دقتي اپراتور اتصال كوتاهي بين كار و بدنه تانك ايجاد مي شود كه باعث خرابي قطعه كار و صدمه زدن به پوشش سربي تانك اسيدسولفوريك در معرض خوردگي قرار مي گيرد كه هزينه زيادي را جهت تعمير به دنبال خواهد داشت. از مشكلات ديگري كه ضمن استفاده از لايه سربي به عنوان كاتد به وجود مي آيد قدرت پرتاب ناهماهنگ در جريان داخل تانك مي باشد كه باعث ايجاد ضخامت هاي نامتناسب پوشش در قسمت هاي مختلف قطعه كار مي گردد.

ب – پوشش لاستيكي:

در برخي از صنايع استفاده از پوشش لاستيكي در بدنه تانكها با توجه به هزينه مناسب و ويژگيهاي خاص آن رواج دارد. مهمترين خصوصيتي كه مواد لاستيكي بايد دارا باشند تا به عنوان پوشش مورد استفاده قرار گيرند عبارتند از:

• مقاومت در مقابل خوردگي اسيد در غلظت هاي نرمال و معمولي.
• مقاومت در مقابل حرارتي ناشي از عمليات ، به خصوص هنگامي كه مايع الكتروليت جديد در حال ساخت مي باشد، زيرا در چنين حالتي حرارت معمولا” به 50 تا 60 درجه سانتيگراد مي رسد.
• مقاومت مكانيكي در مقابل ضربه هاي ناشي از برخورد قطعه با بدنه تانك.
• مقاومت در مقابل سايش به خصوص هنگامي كه قطعات را در داخل حمام قرار مي دهند يا از آن خارج مي كنند‌، زيرا در چنين حالتي احتمال تماس قطعه با بدنه تانك وجود دارد.

بطور معمول ضخامت پوشش لاستيكي در سطوح جانبي تانك حداقل 5/1 ميليمتر و در لبه ها و گوشه ها حدود 3 ميليمتر توصيه شده است تا در برابر ضربه هاي مكانيكي ، تنش هاي حرارتي و فعل و انفعال حرارتي مقاومت نمايد.

ج – آجرهاي مقاوم در مقابل اسيد:

برخي از حمامهاي بزرگ آندايزينگ و همچنين كف سالن هاي عملياتي را با آجرهاي ضد اسيد  مي پوشانند. با توجه به مقرون به صرفه بودن آن از نظر اقتصادي و مقاومت آجرها در مقابل خوردگي اسيد ، در مواقعي كه نصب تانك آندايزينگ در داخل زمين الزامي است استفاده از آجرهاي ضد اسيد بهترين و مطلوبترين روش مي باشد. سيماني كه جهت اتصال آجرهاي مزبور بكار مي رود نيز مي بايست در مقابل اسيد مقاومت باشد.

د – پوشش پلاستيك (PVC ) :

استفاده از مواد PVC به عنوان پوشش داخلي تانك كاربرد وسيعي پيدا كرده است و از لحاظ قيمت و كارآيي نيز با ديگر مواد پوششي قابل رقابت مي باشد.

كاتد:

برخي از عناصر و فلزات مي توانند به عنوان كاتد در داخل تانك آندايزينگ قرار گيرند كه عمده ترين آنها سرب ،‌ آلومينيوم و گرافيت است.

الف – ورق آلومينيوم معمولي ترين فلز در ساخت كاتد مي باشد كه توسط پيچ و مهره و يا هر وسيله ديگري به ميله حامل جريان منفي (كاتد) وصل مي شود وقتي كه جريان الكتريسيته برقرار مي گردد ورق آلومينيومي يا كاتد در مقابل خوردگي محافظت خواهد شد و در حالتي كه جريان برقرار نيست ورق فوق الذكر در داخل محلول الكتروليت به مرور حل مي شود ولي مقدار آن بسيار كم و جزيي است و به شرايط محلول داخل تانك بستگي دارد. در صورتي كه از اسيد سولفوريك با غلظتي كمتر از 250 گرم در ليتر به عنوان محلول الكتروليت استفاده شود و حرارت حمام نيز كمتر از 25 درجه سانتيگراد باشد ورق اكسترود شده آلومينيومي به ضخامت 3 ميليمتر ساليان دراز مي تواند بعنوان كاتد مورد استفاده قرار گيرد و راندمان خوبي را نيز به همراه داشته باشد.

ب – گرافيت از ديگر موادي است كه ميتوان از آن به عنوان كاتد استفاده نمود. ورق گرافيت قابليت انتقال مقدار زيادي از جريان را دارا مي باشد اما حمل و نقل و جابجايي آن مشكل بوده و جهت نصب نيز نياز به دقت زيادي دارد.

توجه به اين نكته الزامي است كه ميله هاي حامل جريان منفي كه از يك سو به صفحات كاتدي و از سوي ديگر به قطب منفي منبع تغذيه متصل اند مي بايست حتما” از جنس آلومينيوم انتخاب گردند زيرا در صورتي كه از مس به عنوان ميله هاي انتقال جريان استفاده شود بطور قطع باعث ايجاد اشكالاتي در محل اتصالات شده و خوردگي الكتروليتي را بر روي آلومينيوم ايجاد خواهد نمود.

علاوه بر آن خورده شدن مس در جو اسيدي و تشكيل نمك مس در محلول الكتروليت باعث خرابي كار نيز مي گردد. (در صورتي كه بنابه دلايلي استفاده از ميله مسي الزامي باشد مي يابد روي آن را با رنگ يا مواد ضد اسيدي پوشاند تا مانع خوردگي و يا تركيب آن با محلول الكتروليت گردد)

 

 

 

تلاطم در محلول الكتروليت :

جهت يكنواخت نگهداشتن دماي تمام نقاط داخل حمام مي توان از لوله هاي باد،  هم زن و حركات نوساني استفاده نمود. اما عمومي ترين روش استفاده از لوله هاي باد است كه نازل هاي آن با دهانه اي به قطر حدود 3 ميليمتر و به فواصل 100 تا 150 ميلمتر نسبت به يكديگر در ته تانك آندايزينگ نصب مي شوند. هواي فشرده و تنظيم شده با استفاده از لوله  يافته و از دهانه آنها خارج مي شود.

استاندارد خاصي جهت مشخص نمودن ميزان فشار هواي خارج شده از نازلها وجود ندارد و هر واحد تاسيسات آندايزينگ مي بايست بر اساس شرايط كاري و با استفاده از روش سعي و خطا نسبت به يافتن حالت بهينه اقدام نمايد به گونه اي كه كمترين تغيير ممكن در شدت جريان قابل اعمال در پروسه آندايزينگ ايجاد شود.

نتايج آزمايش صورت گرفته در حرارت 21 درجه سانتيگراد و ولتاژ 18 ولت نشان مي دهد كه متناسب با شدت تلاطم ايجاد شده توسط فشار هوا در محلول الكتروليت دانسيته جريان مورد نياز جهت انجام عمليات آندايزينگ كاهش مي يابد.

نتايج فوق مبين اين واقعيت است كه تلاطم و به هم خوردن محلول در جريان عمليات آندايزينگ نقش به سزائي دارد. جريان هواي دميده شده به نازل هاي ته تانك آندايزينگ مي بايست تا حدي افزايش يابد كه شدت جريان ثابت مانده و هيچگونه كاهشي در آن مشاهده نشود. از سوي ديگر تلاطم و به هم خوردن محلول الكتروليت بر ميزان ولتاژ ، ضخامت لايه اكسيدي و انحلال مجدد لايه مزبور در داخل حمام آندايزينگ در حين عمليات موثر مي باشد.

اين رفتار نشان مي دهد كه از آزمايشات مختلف استنتاج گرديده است دانسيته جريان در طول مدت انجام اين آزمايش ثابت و برابر 5/1 آمپر بر دسيمتر مربع در نظر گرفته شده است.

 

كنترل دماي حمام و خنك كردن محلول الكتروليت:

به نظر مي رسد كه نوعي تمايل ذاتي و دروني در محلول الكتروليت وجود دارد كه در طول عمليات آندايزينگ ، درجه حرارت آن افزايش مي يابد. اين امر ناشي از عبور جريان الكتريسيته و همچنين گرماي ايجاد شده به ميزان تقريبي 400 كيلو كالري به ازاي هر گرم از لايه اكسيدي تشكيل شده بر سطح فلز مي باشد.

دماي مزبور بر روي ضخامت ، سختي و نرمي لايه اكسيدي و همچنين ايجاد حفره هاي ريز روي آن تاثير مي گذارد. به همين جهت منطقي است كه دماي حمام آندايزينگ ثابت نگهداشته شود. يكي از روش هاي مورد استفاده در اين رابطه گردش آب خنك سير كوله شده در جداره تانك مي باشد كه دماي آن با استفاده از ترمومتر كنترل مي شود . برخي از كارخانجات محلول الكتروليت را پمپاژ نموده و بعد از خنك كردن توسط مبدل حرارتي خارجي ، آن را به تانك باز مي گردانند در اين حالت فرمان پمپاژ مي تواند با استفاده از يك ترموستات عملي گردد.

 

كنترل شدت جريان :

جهت آندايزينگ آلومينيوم در حمام اسيد سولفوريك به جريان مستقيمي معادل 12 تا 24 ولت نياز مي باشد كه ميزان دقيق آن به نوع آلياژ و ضخامت مورد نظر لايه اكسيدي بستگي دارد. در برخي از موارد با در نظر گرفتن جنس آلومينيوم و نوع آندايزينگ (سخت يا رنگي) به ولتاژي معادل 20 تا 24 ولت و براي آلياژهاي سخت به 75 تا 120 ولت نياز مي باشد. به دليل اهميتي كه شدت جريان عمليات بر كيفيت لايه اكسيدي ايجاد شده دارد مي بايست به صورت دستي يا مكانيزه نسبت به كنترل و تثبيت شدت جريان اقدام نمود. سيستمهاي مختلفي در اين رابطه وجود دارند كه بر اساس مكانيزم ثبوت ولتاژ و يا ثبوت جريان عمل نموده و كنترل جريان و ثبوت آن را محقق مي سازند.

 

 

 

قلابها :

تمامي قطعات جهت آندايز شدن مي بايست به طريقي به ميله جريان مثبت (آند) وصل شوند. بنابراين قلابها نقش موثري را در اين رابطه عهده دار مي باشند. انتخاب و ساخت قلاب مناسبي كه بتواند از سويي قطعه كار را محكم نگهداشته و اتصال اين خود و تسمه حامل جريان را به نحو مطلوب و محكمي برقرار نمايد  و از سوي ديگر جريان و ولتاژ مورد نياز را از خود عبور دهد. بيشتر به يك هنر مي ماند كه از تجربه زياد و مدنظر قرار دادن مباني علمي ناشي مي گردد.

آلومينيوم و آلياژهاي آن در ساخت قلابها و بست ها معمولا” بيشترين كاربرد را دارند (هر چند كه فلز تيتانيوم نيز اخيرا” در اين زمينه مطرح گرديده است) دليل آن نيز شايد قابليت انعطاف قلابهاي آلومينيومي باشد كه با انجام تغييراتي بر روي هر قلاب مي توان آنها را جهت اتصال قطعات با ابعاد متفاوت مورد استفاده قرار داد.

براي قطعات كوچك مي توان قلابها را به صورت چنگه هايي درست كرد و بر روي هر كدام از آنها چندين قطعه را آويزان نمود در صورتي كه نتوان قطعات را به علت كوچكي بيش از حد روي قلابها آويزان كرد استفاده از گردونه مخصوص الزامي است. در هر صورت موارد زير در انتخاب و ساخت قلابها و همچنين كاربري آن مي بايد مدنظر قرار گيرد.

الف – تركيب آلياژهاي آلومينيوم مورد استفاده جهت ساخت قلابها نبايد داراي بيش از 5% مس و 7% سيليسيوم باشد.

ب – ابعاد قلابها بايد طوري انتخاب گردد كه بطور كامل بتواند جريان مناسب را به هر كدام از قطعات برساند.

ج – جنس قلابها بايد به گونه اي باشد كه در مقابل فشار مكانيكي ، خوردگي و گرما مقاومت كافي را دارا باشد.

د – قلابهاي چنگه اي كه چندين قطعه بر روي آن نصب مي شوند مي بايست طوري طراحي گردند كه هر كدام از قطعات به نحو مستحكمي بر روي آن قرار گرفته و به مقدار كافي مايع الكتروليت و جريان هوا در بين فواصل قطعات جريان داشته باشد و نيز بتواند جريان برق را به طور مساوي به همه قطعات برساند.

ه – اگر از آلومينيوم و آلياژهاي آن در ساخت قلابها استفاده شود معمولا” همراه با قطعات متصل به آن آندايز شده و قشري از اكسيد بر روي آن مي نشيند. اين اكسيد عايق الكتريكي بوده و جريان را از خود عبور نمي دهد. بنابراين جهت هدايت بهتر جريان الكتريسيته مي بايست لايه اكسيدي فوق را (به خصوص در بخشهايي از محل اتصال به تسمه حامل جريان يا به قطعه كار است) از بين برد بدين منظور كافي است كه قلاب هاي اكسيد شده را در يكي از تركيبات زير غوطه ور نمود.

سود سوز آور                                    5% وزني

ب                                             بقيه حجم تانك

درجه حرارت                                       38 – 65 درجه سانتيگراد

• ي :

اسيد سولفوريك                         37 گرم در ليتر

اسيد فسفريك                                      37 گرم در ليتر

آب                                            بقيه حجم تانك

درجه حرارت                                       88 – 176 درجه سانتيگراد

 

 ميله هاي حامل جريان:‌

جهت ارسال جريان از منبع تغذيه (ركتي فاير)‌به تانك آندايزينگ يا تانك الكتروپوليشينگ از تسمه هاي مسي استفاده مي كنند كه عمومي ترين روش مي باشد اما به دلايل فني و اقتصادي استفاده از آلومينيوم نيز رواج پيدا كرده است. زيرا علاوه بر گراني مس نسبت به آلومينيوم مسئله رسوب مس در داخل حمام الكتروليت (به دليل جو اسيدي محيط با خوردگي جوي) كاربرد مس را توجيه ناپذير ساخته و اشكال مواجه مي نمايد. اطلاعات مربوط به تسمه هاي آلومينيوم و ميزان جرياني كه تسمه هاي مزبور مي توانند از خود انتقال دهند در ادامه اين بحث ارائه گرديده است. در صورتي كه ضرورت داشته باشد كه جريان زيادي منتقل شود (به خصوص در كارخانجات بزرگ كه سيستم اتوماتيك عمليات آندايزينگ را به خاطر حجم زياد كار طراحي كرده اند) مي بايست از ناوداني آلومينيومي يك كاناله و يا دوكاناله استفاده نمود كه نصب و كاربرد آن نيز ساده و راحت است.

بطور مثال اگر با استفاده از دو تسمه تخت آلومينيومي به ابعاد 5/0 * 8 اينچ يا چهار تسمه 5/0 * 4 اينچي بتوان جرياني معادل 5450 يا 5100 آمپر را منتقل نمود اين امكان وجود دارد كه با استفاده از دو ناوداني به ابعاد 317/0 * 5 اينچ كه به فاصله 5 اينچ از يكديگر قرار گرفته اند 5540 آمپر را منتقل نمود.

در صورتي كه به خاطر بعد مسافت و يا طولاني بودن خط توليد نياز به اتصال دو تسمه يا ناوداني به يكديگر باشد مي توان آنها را با پيچ و مهره به هم وصل نمود. اما مي بايست دقت نمود كه سطح تماس بين آنها بايد كاملا” پاك و تميز و عاري از هر نوع اكسيد، گريس و روغن باشد، زيرا وجود هر نوع آلودگي و يا عوامل فيزيكي كه مانع تماس كامل سطح تسمه ها و ناوداني ها به همديگر شود باعث افت در جريان قابل انتقال مي گردد.

اگر به دلايلي به جاي استفاده از تسمه ها يا ناوداني هاي آلومينيومي الزام بر كاربري تسمه يا ناوداني مسي باشد مي توان بر روي تسمه ها رنگ ضداسيد پاشيد و مانع خوردگي آن گرديد.

 

آندايزينگ با استفاده از الكتروليت اسيد سولفوريك:

از اسيد سولفوريك با غلظت هاي مختلف از gr/lit 10 تا gr / lit 700 در صنايع و مراكز تحقيقاتي جهت عمليات آندايزينگ استفاده مي كنند. اما بيشترين غلظتي كه بطور معمول به كار مي رود 150 تا 250 گرم در ليتر مي باشد. با تغيير غلظت ، ميزان هدايت الكترويكي نيز تغيير مي يابد كه منحني شكل زير بيانگر اين ارتباط مي باشد.

بيشترين قابليت هدايت الكتريكي در غلظت 350 گرم در ليتر يا 35% وزني اسيد سولفوريك بدست مي آيد. در چنين حالتي ولتاژ مورد نياز جهت ايجاد دانسيته جريان 2/1 آمپر بر دسيمتر مربع كمترين مقدار خود را خواهد داشت و انرژي مصرف شده الكتريكي نيز به همان نسبت در پايين ترين حد خود خواهد بود.

ارتباط بين دماي محلول الكتروليت ، غلظت اسيد و ولتاژ مورد نياز جهت اعمال دانسيته جريان 2/1 آمپر بر دسيمتر مربع در نمودار نشان داده شده است. (آلومينيوم مورد آزمايش به صورت ورق بوده و درجه خلوص آن نيز 99/99 درصد مي باشد).

تجربه و آزمايش بيانگر اين نكته است كه متناسب با افزايش غلظت محلول الكتروليت به نسبتي كه زمان عمليات آندايزينگ افزايش مي يابد ضخامت و وزن لايه اكسيدي حاصل كاهش مي يابد بطوري كه اگر قطعه اي آلومينيومي در محلول اسيد سولفوريك با غلظت 30% وزني (330 گرم در ليتر) در طول مدت يك ساعت آندايز شود وزن لايه اكسيدي آن معادل نصف حالتي است كه غلظت الكتروليت معادل 15% وزني ( و يا 165 گرم در ليتر) بوده و در همان مدت زمان آندايز شده باشد.

لازم به يادآوري است كه درجه حرارت در هر دو حالت يكسان در نظر گرفته شده است تا اين تاثير بهتر نشان داده شود.

سرعت تشكيل لايه اكسيدي در الكتروليت اسيدسولفوريك به نوع آلياژ آلومينيوم، غلظت و جريان اعمال شده بستگي دارد. بطور متوسط با استفاده از اسيد سولفوريك به غلظت 10 يا 15 درصد وزني و جريان 5/1 آمپر بر دسيمتر مربع، در طول هر 4/2 دقيقه يك ميكرون به ضخامت لايه اكسيدي افزوده مي شود. اگر غلظت محلول الكتروليت به 10 درصد و جريان نيز به يك آمپر بر دسيمتر مربع كاهش يابد لايه اكسيدي ايجاد شده سخت تر و مقاومت تر مي شودو و به ازاي هر 6/3 دقيقه معادل يك ميكرون به ضخامت آن افزوده مي گردد. در آندايزينگ سخت سرعت تشكيل لايه اكسيدي بيشتر بر اساس تجربه تعيين مي شود.

از طرف ديگر افزايش غظت الكتروليت باعث كاهش مقومت سايشي لايه اكسيدي مي گردد. بطوري كه تغيير غلظت از 5/8% وزني به 32% وزني ، معادل 30% كاهش در مقاومت سايشي را به دنبال خواهد داشت. اگر غلظت محول الكتروليت ثابت و درجه حرارت كاهش يابد مقاومت سايشي افزايش پيدا خواهد كرد. همانگونه كه در شكل نشان داده شده است ميزان سختي و مقاومت سايشي در ضخامت هاي مختلف ، در حرارت صفر درجه سانتيگراد نسبت ه درجات بالاتر بيشترين مقدار خود را دارد. به عبارت ديگر هر چه درجه حرارت افزايش يابد ميزان سختي و مقاومت سايشي كاهش مي يابد.

 

تاثير ناخالصي هاي موجود در محلول الكتروليت بر كيفيت آندايزينگ :

اسيد سولفوريك تجارتي با هر درجه خلوصي كه خريداري شود معمولا” داراي ناخالصي هايي است كه ميزان آن به تجهيزات و پروسه توليد اسيد، ظروف و تانكهاي ذخيره، روش حمل و نقل ، شيوه نگهداري و انبار نمودن آن بستگي دارد. ناخالصي هايي كه معمولا” در اسيدسولفوريك وجود دارند عبارتند از عناصر آهن ، مس ، سرب و برخي فلزات ديگر.

الف – آهن يكي از عمومي ترين ناخالصيها مي باشد واگر ميزان آن در داخل اسيد سولفوريك از حدود‍‍‍‍PPM 200 ‍‍‍‍‍‍‍‍ بيشتر شود بر پوشش اكسيدي حاصل از عمليات آندايزينگ اثر گذاشته و كيفيت آن را تقليل مي دهد .

بهترين وضعيت آن است كه اندازه آهن در محلول اكتروليت ازP  PM 50 تجاوز ننمايد. باتوجه به اينكه در طول كار نيز ذرات آهن بطور ناخواسته به محلول فوق افزوده مي شوند ميزان آهن در داخل اسيد خريداري شده اوليه نبايد ‍‍‍‍PPM25 تجاوز نمايد.

ب – تجربه نشان داده است كه وجود درصد كمي آلومينيوم در داخل الكتروليت ميتواند سودمند باشد . بطور مثال پس از آندايز كردن يك قطعه كار در داخل محلول الكتروليتي كه داراي 5gr/lit آلومينيوم بوده مشخص گرديد كه براقيت قطعه فوق به مراتب بيشتر از حالتي است كه جهت آندايز كردن آن از الكتروليت فاقد آلومينيوم استفاده شود. در مقابل اين امتياز آلومينيوم حل شده در داخل محلول الكتروليت از سويي باعث كاهش ضريب هدايت الكتريكي محلول ميشود و ولتاژ مورد نياز جهت ايجاد جريان مناسب راافزايش مي دهد و از سوي ديگر باعث كاهش مقاومت سايشي لايه اكسيدي مي گردد.

به اين دليل مي بايست حالت بهينه اي جهت تعيين مقدار آلومينيوم در داخل حمام يافت و آن  را همواره ثابت نگهداشت .يكي از راههاي ثابت نگهداشتن درصد آلومينيوم محلول در حمام تعويض روزانه مقداري از الكتروليت قديمي با الكتروليت تازه و جديد مي باشد . وبايد دقت كرد كه اين مقدار از 10 گرم در ليتر تجاوز ننمايد.

براساس استاندارد DEF 151  ارتباط بين غلظت الكتروليت و بيشترين مقدار آلومينيوم مجاز در داخل محلول در دماي 15 درجه سانتيگراد در شكل 17 نشان داده شده است .

ج – ناخالصيهاي ديگر مانند مس ، روي و ساير فلزات ميتوانند در طول عمليات آندايزينگ به داخل حمام راه يابند به خصوص زماني كه از ميله هاي مسي جهت انتقال جريان استفاده ميشود . وجود ذرات و ناخالصيهاي مس و روي در داخل حمام الكتروليت باعث كاهش كيفيت پوشش اكسيدي شده و علاوه بر صدمه رساندن به مقاومت قطعه در مقابل خوردگي از براقيت سطح آندايز شده نيز مي كاهند . بنابراين غلظت عناصر فوق در محلول الكتروليت نبايد از ‍‍‍‍PPM 10 تجاوز نمايد.

د – استفاده از آب كلردار جهت ساخت حمام آندايزينگ يكي ديگر از مواردي است كه باعث كيفيت كار مي گردد زيرا آنيونهاي كلر نيز از جمله ناخالصيهاي مضر محسوب مي گردد.

 

 درجه حرارت محلول الكتروليت

هرگونه افزايش حرارت محلول الكتروليت اسيد سولفوريك باعث ايجاد تغيير در كيفيت لايه اكسيدي حاصل و ساير عوامل موثر در پروسه آندايزينگ مي گردد. اين تاثيرات عبارتند از :

1 – كاهش مقدار ولتاژ مورد نياز جهت بدست آوردن دانسيته معيني از جريان .

2 – كاهش مقاومت سايشي سطح قطعات آندايز شده .

3 – افزايش شفافيت و براقيت سطح خارجي قطعات آندايز شده .

4 – كاهش ميزان ضخامت و وزن پوشش آندي

ماكزيمم درجه حرارت مجاز محلول الكتروليت باغلظتهاي متفاوت در شكل 19 بيان شده است . بااستفاده از منجني فوق ميتوان نسبت به تعيين ميزان مناسب دما و غلظت الكتروليت اسيد سولفوريك اقدام نموده و عمليات آندايزينگ راانجام داد .

 

دانسيته جريان و ولتاژ در پروسه آندايزينگ با الكتروليت اسيد سولفوريك :

افزايش ولتاژ تدر پروسه آندايزينگ باعث كاهش تعداد سوراخها و خلل و فرج سطح اكسيدي شده و بر سختي آن خواهد افزود. هرچند كه اين امر باعث افزايش درجه حرارت و بلطبع ضرورت استفاده از سيستم خنك كاري مي گردد. نمودار شكل 18 نشان مي دهد كه باافزايش ولتاژ و كاهش حرارت ميزان شفافيت و براقيت سطح آندايز شده تنزل مي يابد . باتوجه به موارد فوق ميتوان نتيجه گيري كرد كه شفافيت بالا و مقاومت سايشي متوسط با بكارگيري ولتاژ پايين بدست مي آيد. اگر غلظت محلول الكتروليت 165 گرم در ليتر بوده و حرارت از 21 درجه سانتيگراد به 30 درجه سانتيگراد برسد مقاومت سايشي بين 12 تا 20 درصد كاهش مي يابد. دراين صورت ( با توجه به افزايش درجه حرارت )‌ولتاژ اعمال شده كاهش خواهد يافت و از 15 ولت به 11 ولت بادانسيته جريان 1.2 آمپر بر دسيمتر مربع خواهد رسيد.

در يك آزمايش عملي مشخص شده است قطعات آلومينيومي آندايز شده در الكتروليت اسيد سولفوريك با غلظت 130 گرم در ليتر حرارت 25 درجه سانتيگراد و دانسيته جريان 1.2 آمپر بر دسيمتر مربع در مقايسه با قطعات آلومينيومي اندايز شده در همان الكتروليت با غلظت 165 گرم در ليتر در حرارت 20 درجه سانتيگراد مقاومت سايشي مطلوبتري را دارا مي باشند.

تاثير شرايط  مختلف عمليات آندايزينگ بر بازتاب كامل و آينه اي نور در آلومينيومي كه به صورت شيميايي براق كاري شده در نمودارهاي شكل 20 نشان داده شده است .

محلول الكتروليت مورد استفاده در آزمايش نمودار الف اسيد سولفوريك باغلظت 17%‌وزني و نمودار ب معرف همان الكتروليت با غلظت 8.8%‌وزني است .همچنين دانسيته جريان اعمال شده در آزمايش الف معادل يك آمپر بر دسيمتر مربع و در حالت ب معادل 1.6 آمپر بر دسيمتر مربع مي باشد. ولتاژ مورد نياز براي آندايزينگ آلياژهاي مختلف آلومينيوم با دانسيته جريان 1.2 آمپر بر دسيمتر مربع در الكتروليت اسيد سولفوريك به شرح جدول شماره 10 مي باشد.

 

 

 

آندايزينگ با الكتروليت اسيد كروميك :

الكتروليت اسيد كروميك در آندايزينگ آلومينيوم در موارد زير مورد استفاده قرارميگيرد.

الف – در حالتي كه كمترين تغيير در ابعاد قطعه در طي آندايزينگ مورد نظر باشد.

ب – به عنوان زمينه و آستري در رنگ آميزي قطعات به خصوص در صنايع نظامي.

ج – حفظ استحكام مكانيكي نقاط پرچ شده و يا جوشكاري شده قطعات آلومينيومي .

د- جهت نشان دادن تركها خوردگيها درزهاي مويي و سوراخهاي موجود در سطح قطعات آلومينيومي به خصوص در صنايع هواپيمايي و نظامي .

ه- براي قطعات تزئيني و دكوراسيون با توجه به رنگ اكسيد حاصل از آندايزينگ در الكتورليت اسيد كروميك (‌هرچند كه اكسيد حاصل در مقايسه با آندايزينگ در الكتروليت اسيد سولفوريك نرمتر مي باشد )‌

دو روش مشهور درآندايزينگ نمودن قطعات آلومينيومي با استفاده از اين الكتروليت به شرح زير مي باشد :

 

 

روش  BENGOGH – STUART :

در روش فوق بر اساس استانداردهاي نظامي D E F شماره 151 از اسيد كروميك به غلظت 3 تا 10% در حرارت 2+ 40 درجه سانتيگراد استفاده مي كنند. پس از اتصال قطعه كار به ميله آند، ولتاژ را در طي مدت زمان 10 دقيقه به تدريج به 40 ولت مي رسانند و آن را به مدت 20 دقيقه ثابت كه نگه مي دارند. پس از آن ولتاژ را با سرعت يكنواخت طي مدت 5 دقيقه به 50 ولت مي رسانند و به مدت 5 دقيقه آن را در اين وضعيت تثبيت مي كنند. بعد از طي اين مراحل قطعه كار را از داخل محلول آندايزينگ در آورده و جهت علميات بعدي آماده مي نمايند. كل زمان عمليات در هر دوره برابر 40 دقيقه مي باشد.

به منظور آندايز كردن قطعات ريختگي آلياژ آلومينيوم – مس با حرارتي حدود 25 تا 35 درجه سانتيگراد مختصر تغيير جزيي در سيكل ولتاژ ضروري مي باشد. بدين ترتيب كه ابتدا مساحت قطعه مورد نظر جهت آندايزينگ محاسبه مي شود و سپس به ازاي هر دسيمتر مربع از سطح قطعه مورد نياز جرياني حدود 5/0 تا 7/0 آمپر اعمال مي شود.

 

روش ثبوت ولتاژ :

در اين روش غلظت اسيدكروميك بين 5 تا 10 درصد بوده و ولتاژ اعمال شدهنيز 40 ولت مي باشد كه در سرتاسر پروسه عمليات ثابت است.

ولتاژ مورد نياز اين پروسه را مي توان با توجه به P H محلول الكتروليت نيز تعيين كرد بدين صورت كه اگر P H  محلول بين 15/0 تا 6/0 باشد ولتاژي حدود 30 ولت مناسب مي باشد و در صورتي كه P H بين 6/0 تا 8/0 باشد به ولتاژي معادل 40 ولت نيازمنديم. مدت عمليات نيز حدود 30 دقيقه مي باشد.

همچنين دانسيته جريان در اين روش به نوع آلياژ آلومينيوم بستگي دارد. بطور مربع و آلياژ آلومينيوم داراي درصد سيليس بالا به 2 آمپر بر دسيمتر مربع جريان نياز دارد. در صورت استفاده از الكتروليت به غلظت 100 گرم در ليتر دانسيته جريان معمولا” 2/1 آمپر بر دسيمتر مربع انتخاب مي شود.

 

نكات قابل توجه در آندايزينگ با استفاده از الكتروليت اسيدكروميك:

الف – جنس كاتد:

در آندايزينگ بااستفاده از محلول الكتروليت اسيدكروميك بهتر است كه جنس كاتد از استيل ضدزنگ (Stainless Steel) انتخاب گردد. خود تانك نيز به همين منظور مي تواند مورد استفاده قرار گيرد اما بايد در هنگام جاي گذاري و در آوردن قطعات دقت لازم بعمل آيد تا احيانا” اتصالي ما بين قطعه كار و بدنه تانك صورت نگيرد. سطح مقطع كاتدهاي انتخاب شده مي بايست حدود 1/0 تا 2/0 سطح مقطع قطعاتي باشد كه در هر مرحله مي بايست آندايز شوند.

ب – تثبيت نسبت اسيدكروميك در محلول:

در طول پروسه آندايزينگ ، ميزان اسيدكروميك به دلايل مختلف كاهش مي يابد كه از جمله مي توان از تغيير و تبديل كروم شش ظرفيتي به كروم سه ظرفيتي نام برد و يا آنكه آلومينيوم نامحلول داخل حمام با كروم سه يا شش ظرفيتي تركيب شده و دي كرومات آلومينيوم و يا تركيب پيچيده دي كرومات كروميوم را نتيجه مي دهد به دليل آنكه فعل و انفعال فوق باعث كاهش درصد اسيدكروميك آزاد موجود در حمام مي شود بايد نسبت به ترميم حمام و افزودن اسيدكروميك اقدام نمود.

يكي از راههاي ساده جهت تعيين اسيد كروميك مورد نياز استفاده از روش سنجش PH حمام مي باشد. ارتباط بين PH الكتروليت و غلظت اسيدكروميك در نمودار ارائه گرديده است.

ج – ناخالصي هاي محلول الكتروليت:

1 – نسبت مقدار آلومينيوم نامحلول در الكتروليت مي بايست كمتر از 3/0 درصد وزني نسبت به وزن كل مواد داخل تانك باشد.

2 – ميزان نمكهاي كلر يد نبايد از 2/0 گرم در ليتر و يا p  pm 200 بيشتر شود زيرا افزايش آن باعث كاهش كيفيت سطح اكسيدي و تيره و كدر شدن رنگ آن گردد.

3 – ميزان نمكهاي سولفات داخل حمام حداكثر بايد حدود p  pm 500 باشد. به منظور ممانعت از ورود نمكهاي فوق به داخل محلول الكتروليت علاوه بر كنترل آب مصرفي مي بايست سطح قطعات آلومينيومي قبل از پروسه آندايزينگ كاملا” تميز و از هرگونه آلودگي سطحي پاك شوند.

د – اقدامات ايمني و حفاظتي:

به دليل مضر بودن بخارات كروميك براي انسان بايد با استفاده از روشهاي مختلف نسبت خروج هواي آلوده از محوطه كارگاه و جايگزيني آن با هواي تازه اقدام كرد. در تانك هاي كوچك آندايزينگ با استفاده از هواكش هاي معمولي ميتوان مشكل را حل نمود اما در تجهيزات با ابعاد بزرگتر با استفاده از مكنده هاي نصب شده در لبه هاي تانك ميتوان به اين كار اقدام نمود. در هر حال تجهيزات مورد استفاده بايد به گونه اي عمل نمايد كه به ازاي هر مترمربع از سطح حمام آندايزينگ ، يك متر مكعب هوا در طي يك ثانيه تخليه شود.

ه – سرعت تشكيل لايه اكسيدي:

با اعمال دانسيته جريان معادل 2/1 آمپر بر دسيمتر مربع و طي مدت 20 دقيقه ، حدود 5 ميكرون به ضخامت لايه اكسيدي افزوده شود.

و – فرآيند عمليات آندايزينگ با اسيدكروميك:

ترتيب و مراحل كاري پروسه آندايزينگ با الكتروليت اسيدكروميك به شرح زير و تقريبا” مشابه با سيستمي است كه در بخش هاي قبلي در رابطه با آندايزينگ با محلول اسيدسولفوريك ذكر گرديد. همانگونه كه در بخش تميزكاري و چربي زدائي توضيح داده شد.

عمليات چربي زدايي در پروسه آندايزينگ آلومينيوم اهميتي خاص دارد و مي بايست بصورت دقيق و اصولي نسبت به اجراي آن اقدام نمود، بديهي است هرگونه بي توجهي به اين امر باعث نامناسب شدن پوشش اكسيدي بر روي آلومينيوم مي گردد و انجام كارهاي تكميلي بعد از آن را نيز با كيفيتي نازل مواجه مي سازد.

 

سيل كاري بر اساس محلول الكتروليت استفاده شده در پروسه آندايزينگ :

علاوه بر موارد ذكر شده دسته بندي هاي ديگري نيز جهت سيل كاري قطعات آندايز شده با توجه به نوع محلول الكتروليت بكار رفته در آندايزينگ وجود دارند كه عبارتند از:

الف – سيل كاري قطعاتي كه در محلول الكتروليت اسيدكروميك آندايز شده اند:

اينگونه قطعات معمولا” در همان محلول اسيدكروميك سيل كاري مي شند كه شرايط آن به شرح زير مي باشد:

غلظت                                        01/0 گرم درليتر

درجه حرارت                             1 + 79 درجه سانتيگراد

زمان عمليات                              5 دقيقه

PH محلول                                  6-4

زماني كه در ته تانك سيل كاري رسوب ايجاد شد و يا ذرات جامد شناور بر روي سطح محلول مشاهده گرديدند مي بايست نسبت به تعويض محلول سيل كاري اقدام نمود.

ب – سيل كاري قطعاتي كه در محلول الكتروليت اسيدسولفوريك آندايز شده اند:

قطعات آندايز شده در محلول فوق الذكر علاوه بر امكان سيل كاري در آب (كه مشروحا” توضيح داده شد) مي توانند در محلول زير نيز سيل كاري شوند:

دي كرومات پتاسيم                              5 تا 10% وزني

سود سوزآور                                     به حدي كه PH محلول را از بين 5 تا 6 نگهد ارد

درجه حرارت عملياتي                           2 + 98 درجه سانتي گراد

زمان اجراي عمليات                    10 تا 15 دقيقه

روش ساخت حمام فوق بدين صورت است كه ابتدا دي كرومات پتاسيم را با توجه به ميزان محاسبه شده در داخل تانك ريخته و سپس با افزودن آب آن را به هم مي زنند تا كاملا” حل شود و آن را گرم مي نمايند تا به درجه حرارت عملياتي برسد.

آنگاه جهت تثبيت PH به آن سود سوزآور مي افزايند (افزودن سودسوزآور باعث ايجاد رنگ زرد در محللو مي شود) جهت كنترل اين حمام فقط كافي است كه P   H  آن را به طور دقيق اندازه گيري نمود تا در حد نرمال 6 – 5 باقي بماند. در صورتي كه مواد داخل وان ته نشين و يا اجسام و ذرات شناور در سطح تانك ديده شدند مي بايست نسبت به تعويض محلول مزبور اقدام نمود. پس از پايان عمليات قطعات سيل كاري شده در اين روش را مي بايست با هواي گرمي كه دماي آن كمتر از 100 درجه سانتيگراد باشد خشك نمود.

 

 

 

سيل كاري قطعات حاصل از پروسه آندايزينگ سخت:

همانند آندايزينگ معمولي‏، قطعات حاصل از آندايزينگ سخت را مي توان با آب جوش سيل كاري كرد. سيل كاري قطعات مزبور در آب جوش اگر چه باعث كاهش سختي لايه اكسيدي مي گردد ولي خستگي فلز را بهبود خواهد بخشيد. علاوه بر آب جوش تركيبات زير نزير جهت سيل كاري قطعات حاصل از آندايزينگ سخت مورد استفاده قرار مي گيرند.

الف –

دي كرومات سديم يا پتاسيم                                     100 – 70 گرم در ليتر

كربنات سديم                                                          18 گرم در ليتر

PH                                                                3/6 – 4/7

زمان عمليات                                                 5 تا 10 دقيقه

ميتوان به جاي كربنات سديم از سود سوزآور به غلظت 3 گرم درليتر نيز استفاده نمود.

ب –

دي كرومات سديم يا پتاسيم                                     40 – 60 گرم در ليتر

PH                                                                6/5 – 6

زمان عمليات                                       معادل زمان آندايزينگ

درجه حرارت در هر دو محلول مي بايست حدود 96 تا 100 درجه سانتيگراد باشد.

 

معايب و اشكالات ممكن در آندايزينگ آلومينيوم

در حين اجراي عمليات آندايزينگ ممكن است مشكلات زيادي بوجود ايد كه گاهي نسبت به علل ايجاد انها و نيز به كاربري راه حلهاي منطقي جهت برطرف كردن مشكلات فوق از ضروريات اساسي مي باشد . در اين فصل سعي شده است كه برخي از مهمترين اشكالات پروسه آندايزينگ ذكر گرديده و در كنار آن علل ايجاد مشكلات و راه حلهاي مناسب نيز ارائه شود .

 

معايب و اشكالات ممكن در آندايزينگ آلومينيوم

نوع اشكال	علت	راه حل
1- وجود سوراخ يا حفره بر سطح قطعه كار	ضعيف بودن اتصال مابين قطعه كار و ميله آندي	محكم كردن اتصالات
2- عدم وجود لايه اكسيدي در گوشه ها و لبه هاي قطعه كار	بخاطر شكل خاص فيزيكي و يا نوع طراحي ممكن است در گوشه ها و يا كنج قطعه كار هواي زنداني شده ايجاد شود و جهت فرار راهي به خارج نداشته باشد .	تغيير روش آويزان كردن قطعه كار و يا تكان دادن آن به صورتي كه هواي مبحوس شده بتواند خارج شود .
3- وجود لكه ها يا رگه هاي نا هماهنگ بر سطح قطعه كار پس از انجام عمليات آندايزينگ	1-     قطعه كار در مراحل آماده سازي به خوبي شستشو نشده و بر روي آن لكه هاي چربي يا گريس باقي مانده است . 2-     تغيير يافتن آلياژ جنس فلز در قطعات مشابه 3-     تغيير يافتن شرايط آماده سازي مكانيكي قطعه كار ( كم يا زياد شدن سرعت و فشار وارد بر قطعه كار در حالت پوليش كاري )	1-     تمامي قطعات را تميز و به صورت اصولي و صحيح گريس زدائي نمائيد . 2-     حتي الامكان جهت ساخت قطعات مربوطه از آلياژهاي يكن.اخت استفاده نموده و در شرايط يكسان آنها را توليد و پروسه عمليات حرارتي را روي آن اعمال نمائيد . 3-     عمليات آماده سازي قطعات براي آندايزينگ مي بايست بطور يكنواخت جهت تمتم سطوح كار انجام پذيرد .
4- مقاومت كم لايه اكسيدي در مقابل سايش و خوردگي	1-     نا مناسب بودن غلظت محلول الكتروليت 2-     نا مناسب بودن در جه حرارت محلول الكتروليت 3-     مدت زمان نا مناسب جهت انجام عمليات	1-     ترميم غلظت محلول الكتروليت 2-     كنترل درجه حرارت محلول و خنك كاري آن با استفاده از جريان هوا و تلاطم 3-     اجراي كار مطابق زمان توصيه شده .
5- تيره بودن لبه هاي قطعه كار	1-     عدم يكنواختي در حرارت داخل محلول و اعمال بيشترين درجه حرارت به لبه ها و گوشه هاي قطعه كار 2-     عدم جريان الكتريسيته به ميزان نياز به دليل بهم خوردن محلول	1-     ايجاد تلاطم در محلول با استفاده از هواي فشرده 2-     اعمال جريان مناسب و كافي و ممانعت از تغيير جريان
6- وجود سطح متخلخل با اسفنجي بر روي قطعات آندايز شده	1-     وجود خوردگي بر روي آلومينيوم قبل از انجام عمليات اندايزينگ مانند خوردگي هاي ناشي از انبار در محيط نا مناسب 2-بر روي قطعات كار دو باره عمليات آندايزينگ صورت گرفته است . 3-آلياژ آلومينيوم جهت انجام عمليات آندايزينگ مناسب نيست 4- ميزان كلر در محلول الكتروليت آندايزينگ بيشتر از حد مجاز مي باشد . 5- دانسيته جريان نا مناسب است	1-     قطعات آلومينيومي به خصوص موارد توليد شده به شيوه اكستروژن مي بايست در محلي خشك و تميز انبار شوند . 2-عمليات آندايزينگ به شيوه درست و اصولي انجام شود و از دوباره كاري خود داري گردد در مواردي كه برخي قطعات نياز به آندايز مجدد دارند مي بايست نسبت به پاك كردن لايه اكسيدي اوليه از روي آن اقدام شود و سپس آن را مجددا آندايز نمود . 3-از آلياژ يكنواخت استفاده نمائيد در صورتي كه اين كار امكان پذير نباشد نسبت به تعويض محلول الكتروليت و انتخاب الكتروليت مناسب ديگر ( اكسيد كروميك ، سولفوريك و … ) اقدام نماييد. 4- ميزان كلر موجود در محلول الكتروليت كه عمدتا به صورت كلرور سديم مي باشد مي بايست از 2/0 گرم در ليتر  تجاوز نكند . در صورتي كه چنين وضعي وجود داشته باشد محلول الكتروليت را با استفاده از آب خالص و مواد اوليه تعويض نمائيد . 5- دانسيته جريان را مطابق دستور العمل پروسه عملياتي اعمال نماييد .
7- افزايش دانسيته جريان	بالا بودن درجه حرارت محلول الكتروليت	محلول را تا درجه حرارت مورد نظر و مناسب خنك نماييد . ( با استفاده از جريان هوا ، مبدلهاي حرارتي نوساني قطعه كار )
8- وجود شوره سفيد رنگ بر سطح قطعات آندايز شده با الكتروليت اسيد سولفوريك	1-    بالا بودن درجه حرارت محلول 2-    بالا بودن دانسيته جريان در محلول الكتروليت 3-    نا مناسب بودن تعداد نوسان قطعه كار در واحد زمان و يا ضعيف بودن تلاطم در محلول 4-    غلظت نا مناسب آلومينيوم در محلول الكتروليت	1-    كاهش درجه حرارت محلول با استفاده از مبدلهاي حرارتي و يا تعويض محلول الكتروليت و جايگزيني آن با محلول جديد 2-    پائين آوردن دانسيته جريان 3-    ايجاد نوسان روي قطعه كار و يا تلاطم در محلول الكتروليت با استفاده از هواي فشرده 4-    كنترل ميزان آلومينيوم داخل محلول الكتروليت و انجام اقدام لازم جهت نگهداري آن در حد مجاز
9- لايه اكسيدي حاصل از آندايزينگ با محلول الكتروليت اسيد كروميك داراي رنگ زرد متمتيل به تيره مي باشد .	محلول الكتروليت توسط كروم سه ظرفيتي اشباع شده است .	محلول الكتروليتي جديد مي بايست ساخته شود .
10- در پروسه آندايزينگ توسط محلول الكتروليت اسيد كروميك 05/0 و در حرارت مشخص گاهي با افزايش ولتاژ شدت جريان نيز به صورت مداوم و پي در پي افزايش مي يابد .	آلياژ قطعه كار احتمالا داراي بيش از 5% مس بوده و جهت اندايزينگ با اين الكتروليت مناسب نيست و وقتي كه ولتاژ بالاتر از حد مجاز گردد باعث شكستن لايه اكسيدي مي گردد .	در جه حرارت الكتروليت را تا 27 درجه سانتي گراد پايين آوريد و در صورت امكان نسبت به آندايز كردن قطعه كار با محلول الكتروليت اسيد سولفوريك اقدام نماييد . آلياژهايي از آلومينيوم كا داراي بيش از 5% مس باشند جهت اندايز كردن در اين الكتروليت مناسب نيستند .
11- ضخامت لايه اكسيدي نا همگون و غير يكنواخت است	1-    ناقص بودن كنتاكت الكتريكي بين كاتد و ميله حامل جريان 2-    كافي نبودن سطح كاتد نسبت به سطح قطعه كار و تميز نبودن ان 3-    نا مناسب بودن دانسيته جريان	1-    محكم كردن اتصال بين سطح كاتد و ميله حامل جريان 2-    انتخاب سطح كاتد معادل و يا بيشتر از سطح قطعه كار 3-    اعمال جريان و ولتاژ مناسب
12- قابليت ضعف رنگ پذيري لايه اكسيدي	1-    نازك بودن قشر اكسيد و يا عدم ايجاد لايه اكسيدي در سطح قطعه كار 2-    نفوذ نا پذير شدن لايه اكسيدي در مرحله سيل كاري 3-    محلول رنگ خيلي سرد و يا رقيق مي باشد و يا آنكه زمان رنگ اميزي خيلي كوتاه است . 4-    لايه اكسيدي داراي حفره هاي كافي و مناسب نيست و يا در حين انجام عمليات آندايزينگ سخت بر روي سطح كار حفره هاي كافي ايجاد نشده است كه احتمالا ناشي از نا مناسب بودن غلظت و درجه حرارت محلول الكترو.ليت بوده است .	1-    پروسه آندايزينگ را جهت تطابق با شرايط استاندارد كنترل نماييد . 2-    دار صورتيكه هدف از آندايزينگ رنگ آميزي باشد نمي بايست قطعه كار آندايزينگ شده را جهت سيل كاري در آب جوش قوطه ور نمود بلكه مي بايست آنها را در آب سرد شستشو داد و سپس به سرعت و بدون تاخير آن را رنگ آميزي نمود. 3-    عمليات رنگ آميزي مي بايست در درجه حرارت80-60 درجه سانتيگراد صورت پذيرد برخي از رنگها با غلظت بالا جهت رنگ آميزي مناسبند و يا به زمان بيشتري جهت تاثير نياز دارند . 4-    شرايط عمليات آندايزينگ را از نقطه نظر درجه حرارت و غلظت محلول الكتروليت بررسي نمائيد .
13- عدم يكنواختي در سطح قطعه آندايز شده پس از رنگ آميزي و وجود لكه هاي تيره رنگ بر روي آن	1-    تفاوت و گوناگوني در ساختمان فيزيكي و يا تركيب شيميايي آلياژ آلومينيوم 2-    تفاوت در كيفيت لايه اكسيدي كه از اتصال ضعيف و يا ناقص قطعات به ميله آندي حاصل مي شود . 3-    زمان رنگ آميزي خيلي كوتاه است . 4-    وجود ذرات حل نشده مواد رنگي در داخل حمام رنگ	5-    بدست آوردن ضخامت و سطح ظاهري يكنواخت رنگ بر روي قطعات الومينيومي كه داراي الياژهاي يكسان و روش توليد جداگانه اي مي باشند تقريبا ميسر نيست زيرا هر كدام از آنها روش شرايط مخصوص به خود را دارند كه مي بايست اعمال شود . 6-    نسبت به محكم كردن اتصال الكتريكي هر كدام از قطعات به ميله آندي اطمينان حاصل نماييد . 7-    زمان رنگ آميزي را افزايش دهيد 8-    مواد رنگي را از نظر انحلال كامل كنترل كنيد و در صورت نياز از فيلتر استفاده شود .
14 رنگ قطعه كار آندايز شده مات است و شفافيت ندارد	1-    وجود نا خالصي در آلياژ قطعه كار 2-    افزايش آلومينيوم در محلول الكتروليت	1-    جهت داشتن سطحي براق و پرداخت شده مي بايست قطعه كار را از آلياژ آلومينيوم خالص يا آلومينيوم ، منيزيم ساخت . 2-     مقداري از محلول الكتروليت را برداشته و محلول جديدي را جايگزين نماييد تا نسبت آلومينيوم در داخل حمام به حد استاندارد برسد .

 

معايب و اشكالات ممكن در آندايزينگ آلومينيوم

در حين اجراي عمليات آندايزينگ ممكن است مشكلات زيادي بوجود ايد كه گاهي نسبت به علل ايجاد انها و نيز به كاربري راه حلهاي منطقي جهت برطرف كردن مشكلات فوق از ضروريات اساسي مي باشد . در اين فصل سعي شده است كه برخي از مهمترين اشكالات پروسه آندايزينگ ذكر گرديده و در كنار آن علل ايجاد مشكلات و راه حلهاي مناسب نيز ارائه شود .

معايب و اشكالات ممكن در آندايزينگ آلومينيوم

نوع اشكال	علت	راه حل
1- وجود سوراخ يا حفره بر سطح قطعه كار	ضعيف بودن اتصال مابين قطعه كار و ميله آندي	محكم كردن اتصالات
2- عدم وجود لايه اكسيدي در گوشه ها و لبه هاي قطعه كار	بخاطر شكل خاص فيزيكي و يا نوع طراحي ممكن است در گوشه ها و يا كنج قطعه كار هواي زنداني شده ايجاد شود و جهت فرار راهي به خارج نداشته باشد .	تغيير روش آويزان كردن قطعه كار و يا تكان دادن آن به صورتي كه هواي مبحوس شده بتواند خارج شود .
3- وجود لكه ها يا رگه هاي نا هماهنگ بر سطح قطعه كار پس از انجام عمليات آندايزينگ	4-     قطعه كار در مراحل آماده سازي به خوبي شستشو نشده و بر روي آن لكه هاي چربي يا گريس باقي مانده است . 5-     تغيير يافتن آلياژ جنس فلز در قطعات مشابه 6-     تغيير يافتن شرايط آماده سازي مكانيكي قطعه كار ( كم يا زياد شدن سرعت و فشار وارد بر قطعه كار در حالت پوليش كاري )	4-     تمامي قطعات را تميز و به صورت اصولي و صحيح گريس زدائي نمائيد . 5-     حتي الامكان جهت ساخت قطعات مربوطه از آلياژهاي يكن.اخت استفاده نموده و در شرايط يكسان آنها را توليد و پروسه عمليات حرارتي را روي آن اعمال نمائيد . 6-     عمليات آماده سازي قطعات براي آندايزينگ مي بايست بطور يكنواخت جهت تمتم سطوح كار انجام پذيرد .
4- مقاومت كم لايه اكسيدي در مقابل سايش و خوردگي	4-     نا مناسب بودن غلظت محلول الكتروليت 5-     نا مناسب بودن در جه حرارت محلول الكتروليت 6-     مدت زمان نا مناسب جهت انجام عمليات	4-     ترميم غلظت محلول الكتروليت 5-     كنترل درجه حرارت محلول و خنك كاري آن با استفاده از جريان هوا و تلاطم 6-     اجراي كار مطابق زمان توصيه شده .
5- تيره بودن لبه هاي قطعه كار	3-     عدم يكنواختي در حرارت داخل محلول و اعمال بيشترين درجه حرارت به لبه ها و گوشه هاي قطعه كار 4-     عدم جريان الكتريسيته به ميزان نياز به دليل بهم خوردن محلول	3-     ايجاد تلاطم در محلول با استفاده از هواي فشرده 4-     اعمال جريان مناسب و كافي و ممانعت از تغيير جريان
6- وجود سطح متخلخل با اسفنجي بر روي قطعات آندايز شده	2-     وجود خوردگي بر روي آلومينيوم قبل از انجام عمليات اندايزينگ مانند خوردگي هاي ناشي از انبار در محيط نا مناسب 2-بر روي قطعات كار دو باره عمليات آندايزينگ صورت گرفته است . 3-آلياژ آلومينيوم جهت انجام عمليات آندايزينگ مناسب نيست 4- ميزان كلر در محلول الكتروليت آندايزينگ بيشتر از حد مجاز مي باشد . 5- دانسيته جريان نا مناسب است	2-     قطعات آلومينيومي به خصوص موارد توليد شده به شيوه اكستروژن مي بايست در محلي خشك و تميز انبار شوند . 2-عمليات آندايزينگ به شيوه درست و اصولي انجام شود و از دوباره كاري خود داري گردد در مواردي كه برخي قطعات نياز به آندايز مجدد دارند مي بايست نسبت به پاك كردن لايه اكسيدي اوليه از روي آن اقدام شود و سپس آن را مجددا آندايز نمود . 3-از آلياژ يكنواخت استفاده نمائيد در صورتي كه اين كار امكان پذير نباشد نسبت به تعويض محلول الكتروليت و انتخاب الكتروليت مناسب ديگر ( اكسيد كروميك ، سولفوريك و … ) اقدام نماييد. 4- ميزان كلر موجود در محلول الكتروليت كه عمدتا به صورت كلرور سديم مي باشد مي بايست از 2/0 گرم در ليتر  تجاوز نكند . در صورتي كه چنين وضعي وجود داشته باشد محلول الكتروليت را با استفاده از آب خالص و مواد اوليه تعويض نمائيد . 5- دانسيته جريان را مطابق دستور العمل پروسه عملياتي اعمال نماييد .
7- افزايش دانسيته جريان	بالا بودن درجه حرارت محلول الكتروليت	محلول را تا درجه حرارت مورد نظر و مناسب خنك نماييد . ( با استفاده از جريان هوا ، مبدلهاي حرارتي نوساني قطعه كار )
8- وجود شوره سفيد رنگ بر سطح قطعات آندايز شده با الكتروليت اسيد سولفوريك	5-    بالا بودن درجه حرارت محلول 6-    بالا بودن دانسيته جريان در محلول الكتروليت 7-    نا مناسب بودن تعداد نوسان قطعه كار در واحد زمان و يا ضعيف بودن تلاطم در محلول 8-    غلظت نا مناسب آلومينيوم در محلول الكتروليت	5-    كاهش درجه حرارت محلول با استفاده از مبدلهاي حرارتي و يا تعويض محلول الكتروليت و جايگزيني آن با محلول جديد 6-    پائين آوردن دانسيته جريان 7-    ايجاد نوسان روي قطعه كار و يا تلاطم در محلول الكتروليت با استفاده از هواي فشرده 8-    كنترل ميزان آلومينيوم داخل محلول الكتروليت و انجام اقدام لازم جهت نگهداري آن در حد مجاز
9- لايه اكسيدي حاصل از آندايزينگ با محلول الكتروليت اسيد كروميك داراي رنگ زرد متمتيل به تيره مي باشد .	محلول الكتروليت توسط كروم سه ظرفيتي اشباع شده است .	محلول الكتروليتي جديد مي بايست ساخته شود .
10- در پروسه آندايزينگ توسط محلول الكتروليت اسيد كروميك 05/0 و در حرارت مشخص گاهي با افزايش ولتاژ شدت جريان نيز به صورت مداوم و پي در پي افزايش مي يابد .	آلياژ قطعه كار احتمالا داراي بيش از 5% مس بوده و جهت اندايزينگ با اين الكتروليت مناسب نيست و وقتي كه ولتاژ بالاتر از حد مجاز گردد باعث شكستن لايه اكسيدي مي گردد .	در جه حرارت الكتروليت را تا 27 درجه سانتي گراد پايين آوريد و در صورت امكان نسبت به آندايز كردن قطعه كار با محلول الكتروليت اسيد سولفوريك اقدام نماييد . آلياژهايي از آلومينيوم كا داراي بيش از 5% مس باشند جهت اندايز كردن در اين الكتروليت مناسب نيستند .
11- ضخامت لايه اكسيدي نا همگون و غير يكنواخت است	4-    ناقص بودن كنتاكت الكتريكي بين كاتد و ميله حامل جريان 5-    كافي نبودن سطح كاتد نسبت به سطح قطعه كار و تميز نبودن ان 6-    نا مناسب بودن دانسيته جريان	4-    محكم كردن اتصال بين سطح كاتد و ميله حامل جريان 5-    انتخاب سطح كاتد معادل و يا بيشتر از سطح قطعه كار 6-    اعمال جريان و ولتاژ مناسب
12- قابليت ضعف رنگ پذيري لايه اكسيدي	5-    نازك بودن قشر اكسيد و يا عدم ايجاد لايه اكسيدي در سطح قطعه كار 6-    نفوذ نا پذير شدن لايه اكسيدي در مرحله سيل كاري 7-    محلول رنگ خيلي سرد و يا رقيق مي باشد و يا آنكه زمان رنگ اميزي خيلي كوتاه است . 8-    لايه اكسيدي داراي حفره هاي كافي و مناسب نيست و يا در حين انجام عمليات آندايزينگ سخت بر روي سطح كار حفره هاي كافي ايجاد نشده است كه احتمالا ناشي از نا مناسب بودن غلظت و درجه حرارت محلول الكترو.ليت بوده است .	5-    پروسه آندايزينگ را جهت تطابق با شرايط استاندارد كنترل نماييد . 6-    دار صورتيكه هدف از آندايزينگ رنگ آميزي باشد نمي بايست قطعه كار آندايزينگ شده را جهت سيل كاري در آب جوش قوطه ور نمود بلكه مي بايست آنها را در آب سرد شستشو داد و سپس به سرعت و بدون تاخير آن را رنگ آميزي نمود. 7-    عمليات رنگ آميزي مي بايست در درجه حرارت80-60 درجه سانتيگراد صورت پذيرد برخي از رنگها با غلظت بالا جهت رنگ آميزي مناسبند و يا به زمان بيشتري جهت تاثير نياز دارند . 8-    شرايط عمليات آندايزينگ را از نقطه نظر درجه حرارت و غلظت محلول الكتروليت بررسي نمائيد .
13- عدم يكنواختي در سطح قطعه آندايز شده پس از رنگ آميزي و وجود لكه هاي تيره رنگ بر روي آن	9-    تفاوت و گوناگوني در ساختمان فيزيكي و يا تركيب شيميايي آلياژ آلومينيوم 10-           تفاوت در كيفيت لايه اكسيدي كه از اتصال ضعيف و يا ناقص قطعات به ميله آندي حاصل مي شود . 11-           زمان رنگ آميزي خيلي كوتاه است . 12-           وجود ذرات حل نشده مواد رنگي در داخل حمام رنگ	13-           بدست آوردن ضخامت و سطح ظاهري يكنواخت رنگ بر روي قطعات الومينيومي كه داراي الياژهاي يكسان و روش توليد جداگانه اي مي باشند تقريبا ميسر نيست زيرا هر كدام از آنها روش شرايط مخصوص به خود را دارند كه مي بايست اعمال شود . 14-           نسبت به محكم كردن اتصال الكتريكي هر كدام از قطعات به ميله آندي اطمينان حاصل نماييد . 15-           زمان رنگ آميزي را افزايش دهيد 16-           مواد رنگي را از نظر انحلال كامل كنترل كنيد و در صورت نياز از فيلتر استفاده شود .
14 رنگ قطعه كار آندايز شده مات است و شفافيت ندارد	3-    وجود نا خالصي در آلياژ قطعه كار 4-    افزايش آلومينيوم در محلول الكتروليت	3-    جهت داشتن سطحي براق و پرداخت شده مي بايست قطعه كار را از آلياژ آلومينيوم خالص يا آلومينيوم ، منيزيم ساخت . 4-     مقداري از محلول الكتروليت را برداشته و محلول جديدي را جايگزين نماييد تا نسبت آلومينيوم در داخل حمام به حد استاندارد برسد .

 

 

منبع :

 

اصول تئوري و عملي آندايزينگ آلومينيوم ، دكتر محمد تقي صالحي

مهندس حسين بيدختي