الأنودة هي عملية تخميل إلكتروليتية تستخدم لزيادة سمك طبقة الأكسيد الطبيعي على سطح الأجزاء المعدنية.

تسمى هذه العملية بالأنودة لأن الجزء المراد معالجته يشكل القطب الموجب لخلية التحليل الكهربائي.يزيد الأنودة من مقاومة التآكل والتآكل ، ويوفر التصاقًا أفضل لطبقات الطلاء الأولية والمواد اللاصقة مقارنةً بالمعادن العارية.يمكن أيضًا استخدام أغشية أنوديك للعديد من التأثيرات التجميلية ، إما مع طبقات سميكة مسامية يمكن أن تمتص الأصباغ أو مع طبقات رقيقة شفافة تضيف تأثيرات انعكاس لتداخل الموجة الضوئية.

يستخدم الأنودة أيضًا لمنع احتكاك المكونات الملولبة ولصنع أغشية عازلة للمكثفات الإلكتروليتية.يتم تطبيق أغشية أنوديك بشكل شائع لحماية سبائك الألومنيوم ، على الرغم من وجود عمليات أيضًا للتيتانيوم والزنك والمغنيسيوم والنيوبيوم والزركونيوم والهافنيوم والتنتالوم.تقشير من الحديد أو الفولاذ الكربوني عندما يتأكسد في ظروف التحليل الكهربائي الدقيق المتعادل أو القلوي ؛على سبيل المثال ، يتكون أكسيد الحديد (في الواقع هيدروكسيد الحديديك أو أكسيد الحديد المائي ، المعروف أيضًا باسم الصدأ) بواسطة حفر أنوديك ناقصة الأكسجين وسطح كاثودي كبير ، وتركز هذه الحفر الأنيونات مثل الكبريتات والكلوريد لتسريع المعدن الأساسي للتآكل.قد تتسبب قشور أو عقيدات الكربون في الحديد أو الفولاذ ذات المحتوى العالي من الكربون (الفولاذ عالي الكربون والحديد الزهر) في إمكانية التحليل الكهربائي وتتداخل مع الطلاء أو الطلاء.عادة ما يتم معالجة المعادن الحديدية بأكسيد كهربائيًا في حمض النيتريك أو عن طريق المعالجة بحمض النيتريك المدخن الأحمر لتكوين أكسيد الحديد الأسود الصلب (II ، III).يظل هذا الأكسيد مطابقًا حتى عندما يكون مطليًا على الأسلاك ويكون الأسلاك مثنية.

تعمل عملية الأنودة على تغيير النسيج المجهري للسطح والبنية البلورية للمعدن بالقرب من السطح.عادة ما تكون الطلاءات السميكة مسامية ، لذلك غالبًا ما تكون هناك حاجة لعملية الختم لتحقيق مقاومة التآكل.أسطح الألمنيوم المؤكسد ، على سبيل المثال ، تكون أكثر صلابة من الألمنيوم ولكن لها مقاومة تآكل منخفضة إلى متوسطة يمكن تحسينها بزيادة السماكة أو عن طريق تطبيق مواد مانعة للتسرب مناسبة.تعتبر أغشية أنوديك بشكل عام أقوى بكثير وأكثر التصاقًا من معظم أنواع الطلاء والطلاء المعدني ، ولكنها أيضًا أكثر هشاشة.هذا يجعلها أقل عرضة للتشقق والتقشير من الشيخوخة والتآكل ، ولكنها أكثر عرضة للتشقق من الإجهاد الحراري.

أنواع الأنودة:

تم استخدام الأنودة على نطاق واسع في الصناعة لفترة طويلة ، ويمكن تلخيصها في طرق التصنيف التالية:

وفقًا للنوع الحالي ، هناك: أنودة التيار المباشر ، وأنودة التيار المتردد ، وأنودة التيار النبضي التي يمكن أن تقصر وقت الإنتاج للوصول إلى السماكة المطلوبة ، وطبقة الفيلم سميكة وموحدة وكثيفة ، وتحسنت مقاومة التآكل بشكل كبير .

وفقًا للإلكتروليت ، يتم تقسيمه إلى: حمض الكبريتيك وحمض الأكساليك وحمض الكروميك وحمض مختلط وأكسيد اللون الطبيعي بمحلول حمض السلفونيك العضوي.

وفقًا لطبيعة الفيلم ، يتم تقسيمه إلى: فيلم عادي ، فيلم صلب (فيلم سميك) ، فيلم بورسلين ، طبقة تعديل ساطعة ، طبقة حاجز أشباه الموصلات وأكسيد آخر.

يعد تطبيق طريقة أنودة حمض الكبريتيك بالتيار المباشر هو الأكثر شيوعًا ، لأنه يحتوي على معالجة أنودة مناسبة للألمنيوم ومعظم سبائك الألومنيوم ؛طبقة الفيلم سميكة وصلبة ومقاومة للاهتراء ، ويمكن الحصول على مقاومة أفضل للتآكل بعد الختم ؛طبقة الفيلم عديمة اللون وشفافة ، مع قدرة امتصاص قوية وسهلة التلوين ؛جهد المعالجة منخفض ، واستهلاك الطاقة منخفض ؛لا تحتاج عملية المعالجة إلى تغيير دورة الجهد ، الأمر الذي يفضي إلى الإنتاج المستمر والتشغيل الآلي العملي ؛حمض الكبريتيك أقل ضررًا لجسم الإنسان من حمض الكروميك ، كما أن الإمداد به واسع.وانخفاض الأسعار وغيرها من المزايا.

قبل اختيار عملية الأكسدة ، يجب أن تفهم مادة الألومنيوم أو سبائك الألومنيوم ، لأن جودة المادة والاختلاف في المكونات سيؤثران بشكل مباشر على جودة منتج الألمنيوم بعد الأنودة.على سبيل المثال ، إذا كانت هناك عيوب مثل الفقاعات والخدوش والتقشير والخشونة على سطح الألمنيوم ، فسيستمر الكشف عن جميع العيوب بعد أنودة.تركيبة السبيكة لها أيضًا تأثير مباشر على مظهر السطح بعد المعالجة بأكسيد الألومنيوم.على سبيل المثال ، سبيكة الألومنيوم التي تحتوي على 1-2٪ منجنيز يكون لونها بني-أزرق بعد الأكسدة.مع زيادة محتوى المنجنيز في مادة الألومنيوم ، يتغير لون السطح بعد الأكسدة من البني-الأزرق إلى البني الغامق.سبائك الألومنيوم التي تحتوي على 0.6 إلى 1.5٪ سيليكون تكون رمادية بعد الأكسدة ، وأبيض رمادية عندما تحتوي على 3 إلى 6٪ سيليكون.تلك التي تحتوي على الزنك براق ، والأخرى المحتوية على الكروم ذهبية إلى رمادية في ظلال غير متساوية ، والأخرى المحتوية على النيكل صفراء باهتة.بشكل عام ، يمكن فقط للألمنيوم المحتوي على المغنيسيوم والتيتانيوم المحتوي على أكثر من 5٪ ذهب الحصول على مظهر عديم اللون وشفاف ومشرق ونظيف بعد الأكسدة.

بعد اختيار مواد الألمنيوم وسبائك الألومنيوم ، من الطبيعي التفكير في اختيار عملية أنودة مناسبة.في الوقت الحاضر ، تم تقديم طريقة أكسدة حامض الكبريتيك وطريقة أكسدة حمض الأكساليك وطريقة أكسدة حمض الكرومك المستخدمة على نطاق واسع في بلدنا بالتفصيل في الكتيبات والكتب ، لذلك ليس من الضروري تكرارها.تود هذه المقالة تقديم مقدمة موجزة عن بعض التقنيات الجديدة قيد التطوير حاليًا في الصين ، بالإضافة إلى بعض الأساليب في الدول الأجنبية.

1. تم تطوير التكنولوجيا الجديدة لأنودة في الصين

(1) الأكسدة السريعة لمحلول مختلط من حمض الأكساليك وحمض الفورميك

يرجع استخدام خليط حمض الأكساليك وحمض الفورميك إلى أن حمض الفورميك عامل مؤكسد قوي ، في مثل هذا الحمام ، يسرع حمض الفورميك من انحلال الطبقة الداخلية (الطبقة الحاجزة والطبقة الحاجزة) لفيلم الأكسيد ، مما يجعلها طبقة مسامية (أي الطبقة الخارجية لفيلم الأكسيد).يمكن تحسين توصيلية الحمام (على سبيل المثال ، يمكن زيادة كثافة التيار) ، بحيث يمكن تشكيل فيلم الأكسيد بسرعة.بالمقارنة مع طريقة أكسدة حمض الأكساليك النقي ، يمكن لهذا المحلول أن يزيد الإنتاجية بنسبة 37.5٪ ، ويقلل من استهلاك الطاقة (استهلاك الطاقة بطريقة أكسدة حمض الأكساليك هو 3.32 كيلو وات ساعة / م 2 ، وهذه الطريقة هي 2 كيلو وات ساعة / م 2) ، ويوفر الكهرباء بنسبة 40٪.

الصيغة التكنولوجية هي: حمض الأكساليك 4-5٪ ، حمض الفورميك 0.55٪ ، ثلاث مراحل AC 44 ± 2 فولت ، كثافة التيار 2-2.5A / d㎡ ، درجة الحرارة 30 ± 2 ℃.

(2) الأكسدة الحمضية المختلطة

تم دمج هذه الطريقة رسميًا في المعيار الوطني الياباني في عام 1976 ، وتم اعتمادها من قبل شركة North Star Nikkei للمنتجات المنزلية اليابانية المحدودة ، وتتمثل خصائصها في أن الفيلم يتشكل بسرعة ، والصلابة ومقاومة التآكل ومقاومة التآكل للفيلم هي أعلى من تلك المستخدمة في طريقة أكسدة حامض الكبريتيك العادية ، وطبقة الفيلم باللون الأبيض الفضي ، وهي مناسبة لمنتجات الطباعة والتلوين.بعد زيارة صناعة منتجات الألمنيوم في بلدي اليابان ، تمت التوصية باستخدامه في عام 1979. صيغة العملية الموصى بها هي: H2SO4 10 ～ 20٪ ، COOHCOOH · 2H2O 1 ～ 2٪ ، الجهد 10 ～ 20 فولت ، كثافة التيار 1 3A / d㎡ ، درجة الحرارة 15 30 ℃ ، الوقت 30 دقيقة.

(3) أكسدة البورسلين

تستخدم أكسدة البورسلين أساسًا حمض الكروميك وحمض البوريك وأكسالات تيتانيوم البوتاسيوم كإلكتروليتات ، وتستخدم جهدًا عاليًا ودرجة حرارة عالية للمعالجة الإلكتروليتية.يشبه مظهر طبقة الفيلم التزجيج على البورسلين ، والذي يتميز بمقاومة عالية للتآكل ومقاومة جيدة للتآكل.يمكن صبغ طبقة الفيلم بأصباغ عضوية أو غير عضوية ، بحيث يكون للمظهر بريق ولون خاصين.في الوقت الحاضر ، يتم استخدامه في الغالب في أواني الطهي المصنوعة من الألومنيوم والولاعات والأقلام الذهبية وغيرها من المنتجات ، وتحظى بشعبية كبيرة بين الجماهير.

(4) أكسدة لون الدفاع الوطني

تستخدم أكسدة لون الدفاع الوطني بشكل أساسي في زخرفة منتجات الألمنيوم العسكرية ، لذلك فهي تتطلب حماية خاصة.فيلم الأكسيد أخضر عسكري ، غير لامع ، مقاوم للاهتراء ومتين ، وله أداء وقائي جيد.العملية كالتالي: أولاً ، يتأكسد حمض الأكساليك لتشكيل طبقة غشاء صفراء ذهبية ، ثم يتأكسد بمحلول من برمنجنات البوتاسيوم 20 جم / لتر و H2SO41g / لتر.استخدم مصنع شنيانغ لمنتجات الألمنيوم هذه العملية لإنتاج غلايات وأواني الطبخ العسكرية.

(5) أكسدة متعددة الألوان

بلل طبقة أكسيد أنوديك المصبوغة ولكن غير المختومة بحمض الكروميك أو حمض الأكساليك لنشر CrO3.سوف يتلاشى جزء من سطح المنتج المصبوغ بعد ترطيبه بواسطة CrO3.أضف حمض الأكساليك أو الكروم إلى أي جزء من المنتج حسب الحاجة.يمكن أن يؤدي غسل الحمض بعيدًا إلى إيقاف التفاعل مع الصورة بشكل عام.ثم قم بصبغ اللون الثاني أو كرر إجراءات مسح CrO3 ، والشطف ، والصباغة ، وما إلى ذلك ، ويمكن أن تظهر أنماط مثل الزهور والسحب حسب الحاجة.في الوقت الحاضر ، يتم استخدامه في الغالب في الكؤوس الذهبية وأكواب المياه وصناديق الشاي والولاعات وغيرها من المنتجات.

(6) عملية صباغة نمط الرخام

يتم صبغ المنتج المؤكسد أولاً باللون الأساسي الأول ، وتجفيفه ، ثم غمره في الماء مع الزيت الطافي على السطح.عندما يتم رفعه أو غمره ، فإن الزيت والماء سينخفضان بشكل طبيعي ، مما يجعل طبقة الفيلم مخططة بشكل غير منتظم.ملوثة بالشحوم.عند إعادة صباغة اللون الثاني ، لن يتم صبغ أجزاء طبقة الأكسيد الملطخة بالدهون ، والأجزاء التي لا تحتوي على شحوم سيتم صبغها باللون الثاني ، مما يشكل نمطًا غير منتظم مثل النقش الرخامي.يمكن رؤية هذه الطريقة في مقالات الرفيق Zhou Shouyu من مصنع يانغجيانغ للسكاكين المملوك للدولة في قوانغدونغ ("الطلاء بالكهرباء والتشطيب" ، رقم 2 ، 1982).

(7) الحفر الكيميائي والأكسدة

بعد التلميع الميكانيكي وإزالة الشحوم ، يتم طلاء منتجات الألمنيوم بعامل إخفاء أو حساس للضوء ، ثم يتم حفرها كيميائيًا (الفلورايد أو ملح الحديد) بعد التجفيف لتشكيل نمط مقعر محدب.بعد التلميع الكهروكيميائي والأنودة ، فإنه يقدم نمط سطح مع إحساس قوي بالجسم ، والذي يمكن مقارنته بالمظهر السطحي للفولاذ المقاوم للصدأ.الآن يتم استخدامه في الغالب في الأقلام الذهبية وصناديق الشاي والشاشات.

(8) أكسدة أنوديك سريعة في درجة حرارة الغرفة

عادة ، تتطلب أكسدة H2SO4 معدات تبريد تستهلك الكثير من الكهرباء.بعد إضافة حمض α-hydroxypropionic والجلسرين ، يمكن منع انحلال طبقة الأكسيد ، بحيث يمكن إجراء الأكسدة في درجة الحرارة العادية.بالمقارنة مع طريقة أكسدة حمض الكبريتيك الشائعة ، يمكن زيادة سماكة الفيلم مرتين.صيغة العملية الموصى بها هي:

H2SO4 150 ～ 160 جم ​​/ لتر

CH3CH (OH) COOH 18 مل / لتر

CH2OHCHOHCH2OH 12 مل / لتر

كثافة التيار 0.8 ～ 12A / d㎡

الجهد 12-18 فولت

درجة الحرارة 18 22 ℃

(9) طريقة الأكسدة الكيميائية (المعروفة أيضًا باسم فيلم أكسيد موصل)

مقاومة التآكل للفيلم قريبة من مقاومة الفيلم المؤكسد لحمض الكبريتيك.يتميز فيلم الأكسيد الموصل بمقاومة تلامس صغيرة ويمكنه توصيل الكهرباء ، بينما لا يستطيع فيلم أكسيد الأكسيد H2SO4 توصيل الكهرباء بسبب مقاومته الكبيرة للتلامس.مقاومة التآكل لفيلم الأكسيد الموصل أقوى بكثير من مقاومة النحاس أو الفضة أو القصدير على الألومنيوم.العيب هو أنه لا يمكن لحام طبقة الفيلم ، يمكن استخدام لحام البقعة فقط.صيغة العملية الموصى بها هي:

CrO3 4 جم / لتر ، K4Fe (CN) 6 · 3H2O 0.5 جم / لتر ، NaF 1 جم / لتر ، درجة الحرارة 20 40 ℃ ، الوقت 20 60 ثانية.

في السنوات الأخيرة ، تطورت المعالجة السطحية لمواد الألمنيوم بسرعة على المستوى الدولي.تم إصلاح بعض العمليات القديمة التي كانت تكلف القوى العاملة والكهرباء والموارد ، كما تم استخدام بعض العمليات والتقنيات الجديدة على نطاق واسع في الإنتاج الصناعي ، وإليك طرق التحجيم النموذجية:

(1) طريقة أنودة عالية السرعة

تقلل عملية الأنودة عالية السرعة بشكل أساسي من مقاومة الإلكتروليت عن طريق تغيير تركيبة المحلول الإلكتروليتي ، وبالتالي تمكين عملية أنودة عالية السرعة بكثافة تيار أعلى.استخدم حل العملية القديمة كثافة تيار 1A / d㎡ لتشكيل فيلم بمعدل 0.2 إلى 0.25 ميكرومتر / دقيقة.بعد استخدام حل العملية الجديد هذا ، حتى إذا كانت الكثافة الحالية 1A / d㎡ لا تزال مستخدمة ، يمكن تحسين سرعة تشكيل الفيلم.زيادة إلى 0.4 ~ 0.5μ / min ، تقصير وقت المعالجة بشكل كبير وتحسين كفاءة الإنتاج.

(2) طريقة توميتا نوع (أكسدة عالية السرعة)

طريقة Tomita أقصر بكثير من الطريقة القديمة ، ويمكن زيادة كفاءة الإنتاج بأكثر من 33٪.هذه الطريقة ليست مناسبة فقط لفيلم أكسيد أنوديك العادي ، ولكن أيضًا لأكسدة الفيلم الصلب.

في حالة إنتاج فيلم صلب ، يتم تحقيق ذلك عن طريق تقليل درجة حرارة المحلول ، وتكون سرعة تشكيل الفيلم تقريبًا هي نفسها المذكورة في الجدول أعلاه.العلاقة بين صلابة الفيلم ودرجة حرارة المحلول كما يلي:

10 ℃ —— الصلابة 500H ، 20 ——400H ، 30 ——30H

(3) فيلم روبي

تعتبر عملية تشكيل فيلم روبي على سطح الألمنيوم عملية جديدة.يمكن أن يكون لون الفيلم مشابهًا للون الياقوت الصناعي ، وبالتالي فإن التأثير الزخرفي ممتاز ، ومقاومة التآكل ومقاومة التآكل جيدة أيضًا.يمكن أيضًا تحضير مظهر الألوان المختلفة بواسطة أنواع مختلفة من أكاسيد المعادن الموجودة في المحلول.طريقة العملية على النحو التالي: أولاً ، استخدم 15٪ حمض الكبريتيك لأكسدة أنوديك ، وكثافة التيار المستخدم 1A / d㎡ ، والوقت 80 دقيقة.بعد إخراجه ، يمكن غمر قطعة العمل في محاليل (NH4) 2CrO4 بتركيزات مختلفة وفقًا لمتطلبات عمق اللون ، ودرجة الحرارة 40 ℃ ، والوقت 30 دقيقة ، بشكل أساسي للسماح للأيونات المعدنية بالدخول إلى المسامية. مصدر ثقب فيلم أكسيد انوديك.ثم أضف كبريتات هيدروجين الصوديوم (وزن جزيئي 1 جم) ، وكبريتات هيدروجين الأمونيوم (وزن جزيئي 1.5 جم) ، ودرجة الحرارة 170 ℃ ، وكثافة التيار 1A / d㎡ ، بعد العلاج أعلاه ، ياقوت أحمر أرجواني وامض. يمكن الحصول على الفيلم.إذا كان الغمر هو Fe2 (CrO4) 3 ، Na2CrO4 ، فإن الفيلم الناتج يكون أزرق مع مضان أرجواني عميق.

(4) طريقة أسادا للتلوين الإلكتروليتي

طريقة Asada للتلوين الإلكتروليتي هي صنع الكاتيونات المعدنية (أملاح النيكل ، أملاح النحاس ، أملاح الكوبالت ، إلخ) تخترق قاع الثقوب من فيلم الأكسيد بعد أنودة ، من خلال التحليل الكهربائي للتيار الكهربائي ، وبالتالي التلوين.تطورت هذه العملية بسرعة في السنوات الأخيرة ، ويرجع ذلك أساسًا إلى أنها يمكن أن تحصل على درجات اللون البرونزي والأسود ، والتي ترحب بها صناعة البناء.يتمتع اللون بثبات إضاءة مستقر للغاية ويمكنه أيضًا تحمل الظروف الجوية القاسية.بالمقارنة مع طريقة التلوين الطبيعي ، هذه العملية يمكن أن توفر الطاقة الكهربائية.تم تلوين جميع مقاطع الألمنيوم المستخدمة في البناء في اليابان تقريبًا بهذه الطريقة.لقد أدخلت تيانجين في بلدي وينجكو وقوانغدونغ وأماكن أخرى أيضًا مثل هذه التكنولوجيا ومجموعة كاملة من المعدات.اختبرت بعض الوحدات في Guangdong أيضًا بنجاح وتطبيقها على الإنتاج.

(5) طريقة التلوين الطبيعي

يتم الانتهاء من طريقة التلوين الطبيعي بتحليل كهربائي واحد.هناك أيضًا عدة أنواع من المحاليل ، بما في ذلك حمض السلفوساليسيليك وحمض الكبريتيك وحمض الكبريتيك وحمض الكبريتيك وحمض السلفوساليسيليك وحمض الماليك.نظرًا لأن معظم طرق التلوين الطبيعية تستخدم الأحماض العضوية ، فإن طبقة الأكسيد كثيفة نسبيًا ، وتتمتع طبقة الفيلم بمقاومة ممتازة للضوء ومقاومة التآكل ومقاومة التآكل.لكن عيب هذه الطريقة هو: للحصول على لون جيد ، يجب التحكم بدقة في تكوين مادة سبائك الألومنيوم.