Aluminiumanodiseren (anodiseerbehandeling) is een oppervlaktebehandeling die wordt uitgevoerd om de inherente eigenschappen van aluminiummaterialen te beschermen. De toepassing ervan is zeer uitgebreid en er kan worden gezegd dat bijna alle industriële aluminiumproducten er gebruik van maken. Laten we eens kijken naar de kenmerken, voordelen en nadelen van geanodiseerd aluminium.
Kenmerken van aluminium anodiseren (anodiseerbehandeling)
Aluminiumanodiseren is een proces waarbij op kunstmatige wijze een oxidefilm op het oppervlak van aluminium wordt geproduceerd.
Over het algemeen wordt aluminium gezien als een metaal dat niet vatbaar is voor roest, maar in werkelijkheid heeft aluminium zelf een sterke neiging tot ionisatie en heeft het de eigenschap gemakkelijk te reageren met verschillende chemicaliën zoals water en zuurstof. Daarom zal het, nadat het in contact is gekomen met lucht, zich combineren met zuurstofelementen in de lucht om een dunne oxidefilm te produceren, genaamd aluminiumoxide (AL2O3), ook bekend als bauxiet, die wordt gekenmerkt door zeer stabiele chemische eigenschappen. Daarom heeft het niet alleen antioxiderende eigenschappen, maar is het ook bestand tegen erosie door vloeistoffen en zure stoffen, waardoor het minder waarschijnlijk is dat het andere chemische reacties veroorzaakt. Daarom heeft de oxidefilmlaag op het aluminiumoppervlak, zelfs zonder speciale behandeling, de eigenschap het interieur tegen corrosie te beschermen. Dit is de reden waarom aluminium wordt beschouwd als een niet-roestend metaal. Daarom worden metalen met interne eigenschappen beschermd door natuurlijk voorkomende films op het oppervlak inactieve toestanden genoemd. Deze natuurlijk voorkomende oxidefilm is echter slechts ongeveer 2 nm dik en erg dun, en zelfs kleine krasjes kunnen het interne substraat blootleggen. Daarom kan niet worden verwacht dat het een goed anticorrosief effect heeft. Daarom wordt aluminium onderworpen aan een elektrolytische behandeling om kunstmatig een dikkere oxidefilm te produceren, wat bekend staat als aluminiumanodiseren. Naast zwavelzuur en chroomzuur kan aluminium ook worden ondergedompeld in zure waterige oplossingen zoals fosforzuur en oxaalzuur. Aluminium wordt voor elektrolyse op de anodezijde (positieve elektrode) geplaatst en als gevolg van de oxidatiereactie die op de anode plaatsvindt, zal er een oxidefilm worden gevormd op het oppervlak van aluminium. Deze behandeling wordt daarom ook wel aluminiumanodisatiebehandeling genoemd. Ook wel anodisatiebehandeling genoemd. De dikte van de oxidefilm die wordt geproduceerd door het anodiseren van aluminium ligt tussen 5 en 70 μm, met een honingraatachtige structuur en kleine gaatjes die in een regelmatig patroon in het midden van de zeshoekige eenheid zijn gerangschikt. Een ander kenmerk van het anodiseren van aluminium is dat het geoxideerde werkstuk een dunne filmgedeelte omvat dat naar buiten groter wordt vanaf het oppervlak van het basismateriaal, evenals een gedeelte dat vanaf het oppervlak van het basismateriaal naar binnen dringt. Daarom moet bij het anodiseren van de onderdelen na het anodiseren de aluminiumoxidelaag één keer worden afgepeld om de dikte van het substraat te verminderen en dunner te maken. Door het secundaire anodiseren zal de folie naar buiten toe verder toenemen en zullen ook de buitenafmetingen van het product veranderen. Bij het standaard anodiseren van wit aluminium kan de oppervlaktegrootte na het anodiseren van aluminium bijvoorbeeld met ongeveer 5 μm naar buiten toe toenemen, omdat de filmdikte van het anodiseren van aluminium ongeveer 10 μm bedraagt. Opgemerkt moet worden dat in zakgaten zoals schroefgaten zonder penetratie, zelfs als vooraf een ontvettingsbehandeling wordt uitgevoerd, er nog steeds snijolie in de gaten kan achterblijven, en dat deze oplossingen soms naar buiten kunnen spuiten tijdens het anodiseren van aluminium. In zakvormige gaten, zoals gaten zonder schroefdraad, kan er, zelfs als er vooraf een ontvettingsbehandeling is uitgevoerd, nog steeds snijolie in het gat achterblijven. In sommige gevallen kunnen deze oplossingen tijdens het anodiseren naar buiten stromen, dus voorzichtigheid is geboden.
Soorten aluminium anodiseren
Het anodiseren van aluminium kan op basis van kleur en oppervlak in verschillende typen worden ingedeeld. Hieronder staan de drie meest representatieve.
Anodiseren van wit aluminium: Het is de meest gebruikelijke methode voor het anodiseren van aluminium. Het zal er niet wit uitzien, maar het uiterlijk van het substraat enigszins dof maken. De filmdikte is ongeveer 10 μm.
Zwart aluminium anodiseren: Aluminium anodiseren wordt in verschillende kleuren geverfd. Het zwart geverfde wordt zwart aluminium anodiseren genoemd. Het is de meest gebruikte methode voor het anodiseren van gekleurd aluminium.
Aluminium anodiseren (mat): Als het materiaal vóór de aluminium anodisatiebehandeling wordt gezandstraald, ontstaat een mat effect. Het heeft bijzonder hoge decoratieve eigenschappen bij het anodiseren van aluminium en kan niet alleen wit, maar ook in meerdere kleuren worden geverfd.
De voordelen van aluminium anodiseren
Naast het voorkomen van corrosie van aluminium heeft het anodiseren van aluminium nog vele andere voordelen.
Geen verlies: het anodiseren van aluminium groeit en integreert terwijl het basismateriaal erodeert. Daarom hoeft u zich, in tegenstelling tot galvaniseren en spuiten, geen zorgen te maken dat de oxidelaag eraf valt.
Sterke corrosieweerstand, kleurveranderingsweerstand en corrosieweerstand: Het hoofdbestanddeel van aluminiumoxide (AL2O3) is aluminiumoxide, dat stabiele chemische eigenschappen heeft en niet gemakkelijk reactief is met andere chemicaliën. Door de honingraatgaten die op de oxidefilm zijn gevormd af te dichten, kan deze bovendien een hogere corrosieweerstand hebben. Dit voorkomt verkleuring en corrosie.
De oxidefilm is zeer hard en heeft een sterke slijtvastheid: aluminium zelf is een relatief zacht, gemakkelijk te verwerken en te vervormen metaal. De oppervlaktehardheid bedraagt slechts ongeveer HV20~150. Omdat aluminiumoxide echter een zeer harde substantie is, kan de oppervlaktehardheid van aluminium na anodiseren worden verhoogd tot ongeveer HV200-600. Daarom is het voordeel een sterke slijtvastheid. Vooral voor harde aluminium geanodiseerde materialen met een filmdikte van meer dan 20 μm overschrijdt hun hardheid HV400, en hun oppervlaktehardheid kan groter zijn dan die van roestvrij staal. Daarom kan het ook worden gebruikt voor glijdende componenten zoals assen.
Het kan in meerdere kleuren worden gekleurd en heeft een prachtig uiterlijk: zoals eerder vermeld, heeft de dunne film gevormd door het anodiseren van aluminium regelmatig gerangschikte microporiën. Het kan kleurstoffen adsorberen en kan in verschillende kleuren worden gekleurd, wat ook een van de voordelen is van het anodiseren van aluminium. Het kleuren van aluminiumanodisatie wordt bereikt door de onderdelen onder te dompelen in een opgeloste kleurstofoplossing na de elektrolytische behandeling en vóór het afdichten van de honingraatgaten. Dit kan resulteren in een prachtig oppervlak met een heldere metaalachtige glans die anders is dan bij coatings, wat ook een van de kenmerken is. Bovendien wordt het mooie oppervlak, vanwege de hoge hardheid van het anodiseren van aluminium, niet gemakkelijk beschadigd, wat ook kenmerkend is. Daarom worden geanodiseerde aluminiumproducten meestal gebruikt op gebieden die een mooi uiterlijk vereisen, zoals de buitenkant van gebouwen en de buitenkant van machines.
Sterk isolerend en niet-geleidend: De aluminiumoxidefilm gevormd door het anodiseren van aluminium is niet-geleidend. Aluminium zelf heeft een hoge geleidbaarheid, maar na een aluminiumanodisatiebehandeling heeft het isolerende eigenschappen. Als daarentegen geleidbaarheid gewenst is, kan de geanodiseerde aluminiumlaag worden verwijderd door snijden of andere methoden om het basismateriaal bloot te leggen.
Lage thermische geleidbaarheid maar hoge warmteafvoer: aluminiumanodisatie heeft een lage thermische geleidbaarheid en thermische isolatie-eigenschappen. Aan de andere kant heeft geanodiseerd aluminium de kenmerken van hoge straling (zoals ver-infraroodstraling) en hoge warmteafvoer. Daarom wordt geanodiseerd aluminium vaak gebruikt als warmteafvoercomponent, zoals een radiator.
Nadelen van aluminium anodiseren
Hoewel het anodiseren van aluminium veel voordelen heeft, kent het ook enkele nadelen en problemen waarmee rekening moet worden gehouden.
Hoge brosheid, onvoldoende taaiheid: Aluminium anodiseren vormt een zeer harde dunne filmlaag. Daarom heeft het anodiseren van aluminium zelf de nadelen van onvoldoende taaiheid en hoge kwetsbaarheid. Als er een boor- of buigbehandeling wordt uitgevoerd na de aluminiumanodiseerbehandeling, kan dit ertoe leiden dat de film scheurt of dat de aluminiumanodiseerlaag van de scheur loslaat. Het is dus het beste om de verwerking van andere kenmerken te voltooien vóór de anodisatiebehandeling van aluminium, maar bij de aanschaf van materialen na de anodisatiebehandeling en -verwerking moet erop worden gelet of de oxidelaag is beschadigd.
Lage hittebestendigheid: Vanwege de brosheid van de geanodiseerde aluminiumlaag is het nadeel dat deze niet bestand is tegen de vervorming en uitzettingskrimp van het basismateriaal. Vooral omdat aluminiumsubstraat een materiaal is dat gevoelig is voor thermische uitzetting, kunnen scheuren en loslaten optreden in de geanodiseerde aluminiumlaag in omgevingen met temperaturen boven de 100 graden. Hoewel geanodiseerd aluminium zelf een stabiele en robuuste dunne filmlaag is, hebben de eigenschappen van het substraataluminium er onvermijdelijk invloed op. Houd er rekening mee dat het niet geschikt is voor gebruik in omgevingen met hoge temperaturen of aanzienlijke temperatuurschommelingen.