الألومنيوم المؤكسد الشفاف: الفوائد، والطلاء السطحي، ودليل الطلاء بأكسيد الألومنيوم بنفسك 

الألومنيوم المؤكسد الشفاف هو معدن متين مقاوم للتآكل مع طبقة أكسيد شفافة فوقه. فهو يزيد من القوة ومقاومة التآكل والخصائص الجمالية مما يجعله المادة المفضلة في جميع المجالات في التطبيقات المعمارية والسيارات والفضاء وكذلك التطبيقات الصناعية. يُعد الألومنيوم من أكثر المعادن استخداماً نظراً لخفة وزنه وقوته ومقاومته الطبيعية للتآكل. ومع ذلك، يمكن أن يتأكسد الألومنيوم ويتآكل ويتحلل بيئيًا ما لم تتم معالجته. يشيع استخدام الألومنيوم المؤكسد الشفاف لتعزيز متانته وتحسين بعض خصائص سطحه. الأنودة هي عملية كهروكيميائية يتم من خلالها تغطية سطح الألمنيوم بطبقة أكسيد شفافة تجعل الألمنيوم أكثر مقاومة للتآكل والخدوش والبهتان. وتلتصق عملية الأنودة بالمعدن بشكل دائم مما يضمن في النهاية الحماية والمظهر الجمالي دون طلاء أو دهان.

ستتعرف في هذا الدليل على فوائد الألومنيوم المؤكسد الشفاف، والتشطيبات السطحية المختلفة، وتطبيقاته في طلاء سبائك الألومنيوم المختلفة، والصناعات المختلفة التي تستخدم الأنودة. كما أنه يبحث في ما إذا كان الألومنيوم المؤكسد آمنًا بالإضافة إلى دليل الطلاء بأكسيد الألومنيوم للأشخاص المهتمين بتجربة العملية في المنزل. الألومنيوم المؤكسد هو مادة متعددة الاستخدامات ومتينة يمكن استخدامها في التطبيقات المعمارية أو السيارات أو الفضاء أو التطبيقات الصناعية.

ما هو الألومنيوم الشفاف المؤكسد؟

ألومنيوم الذي تم طلاؤه بأكسيد (كهروكيميائيًا) لتشكيل طبقة أكسيد شفافة على السطح من الألومنيوم المؤكسد الشفاف. يعمل الطلاء المعدني على تحسين مقاومة المعدن للتآكل ومقاومة التآكل وصلابة السطح بشكل فعال، مما يحسّن من متانته للاستخدام طويل الأمد في البيئات القاسية. على عكس الطلاء أو الطلاءات الأخرى، عند صبغ المعدن، يتم دمجها في المعدن، وبالتالي فإن الطلاء سيبقى مقاومًا للبهتان والخدوش لفترة طويلة جدًا.

المواصفات العامة

المواد

عادةً ما يتم طلاء سبائك الألومنيوم بأكسيد شفاف.

• تتميز السلسلة 5000 (على سبيل المثال، 5052) بقوة عالية ومقاومة ممتازة للتآكل وتستخدم بشكل خاص في التطبيقات البحرية والهيكلية.
• سلسلة 6000 (6061، 6063، إلخ): توفر توازناً جيداً بين القوة والقدرة على التشغيل الآلي ومقاومة التآكل، وتستخدم عادةً للمكونات المعمارية والسيارات والمكونات الصناعية.

سُمك الطبقة المؤكسدة

يعتمد سُمك الطبقة المؤكسدة على الاستخدام.

• 5-10 ميكرون (0.005-0.01 مم): مناسب للتطبيقات الداخلية والتشطيبات الزخرفية والبيئات منخفضة التآكل.
• مصممة للاستخدام في الهواء الطلق أو عند التلامس مع العناصر المسببة للتآكل، ويجب أن تدوم حتى 15-25 ميكرون (0.015-0.025 مم).

المظهر السطحي

• يوفر طبقة نهائية شفافة وشفافة تحافظ على المظهر المعدني الطبيعي للألمنيوم.
• يمكن أن تكون لمسة نهائية غير لامعة أو لامعة بناءً على عمليات المعالجة المسبقة مثل الحفر أو التلميع.
• لا يشجع على تغير اللون والبهتان والتقشير ويمكن استخدامه في التطبيقات المعمارية والصناعية.

الامتثال القياسي

• تتميز مختلف معايير الصناعة والمعايير العسكرية بالألومنيوم المؤكسد الشفاف بأداء وموثوقية عالية الجودة.
• الألومنيوم المؤكسد ibyMIL-A-8625F: يضمن المعيار العسكري الأمريكي متانة عالية.
• يتم تحديد الطلاءات المؤكسدة الأنودية وفقًا لمعيار دولي: ISO 7599.
• AA-M12C22A31: معيار جمعية الألومنيوم للألومنيوم للأكسدة الشفافة، مع الحفاظ على توحيد الطلاء والمتانة.

لماذا تختار الألومنيوم الشفاف المؤكسد؟

مقاومة فائقة للتآكل → مثالية للاستخدامات البحرية والفضائية والخارجية.

متين ويدوم طويلاً ← طلاء مقاوم للخدش ومقاوم للبهتان.

تتميز بصيانة منخفضة ← يحتاج فقط إلى الحد الأدنى من التنظيف من وقت لآخر للحفاظ على مظهره.

الأنودة هي أيضاً عملية صديقة للبيئة ← طريقة التشطيب هذه غير سامة ومستدامة.

وبما أن الخيار الملون غير شفاف، فلا يمكن طلاؤه بأكسيد الألومنيوم الشفاف، كما أنه يتآكل بسرعة كبيرة ونادراً ما يدوم طويلاً. يُعد الألومنيوم المؤكسد الشفاف أحد أكثر التشطيبات استخدامًا في الهندسة المعمارية والنقل والمنتجات الإلكترونية الاستهلاكية والآلات الصناعية، حيث يوفر تشطيبًا جذابًا وعمليًا يدوم ويدوم.

عملية الألومنيوم المؤكسد الشفاف 

الأنودة الشفافة هي معالجة كهروكيميائية مصممة خصيصًا تجعل سطح الألومنيوم المؤكسد مقاومًا للتآكل ومتينًا وصلبًا. هذه عملية شائعة يتم تطبيقها على نطاق واسع في التطبيقات الصناعية والمعمارية والزخرفية لأن هذه العملية تخلق تأثيراً قوياً وذا مظهر جيد.

1. التنظيف

المرحلة الأولى من عملية الأنودة هي تنظيف سطح الألومنيوم من الزيت أو الغبار أو الأكسدة الطبيعية. بعد إزالة الشحوم، يتم نقعه في محلول إزالة الشحوم (على سبيل المثال، R 105) ثم يتم شطفه بالماء النظيف للتأكد من إزالة جميع الملوثات. هذه خطوة حاسمة للحصول على طبقة نهائية مؤكسدة ناعمة وخالية من العيوب.

2. الحفر القلوي

يوضع الألومنيوم بعد ذلك في محلول من هيدروكسيد الصوديوم عند درجة حرارة مضبوطة تتراوح بين 70 و90 درجة مئوية لإزالة الشوائب وعدم انتظام السطح. تعمل هذه الخطوة على إزالة طبقة الأكسيد الطبيعية للسماح بالمعالجة اللاحقة حتى الوصول إلى سطح موحد.

3. التلميع الكيميائي

بعد الانتهاء من عملية الحفر، يتم تطبيق الصقل الكيميائي على الألومنيوم. لا تساعد هذه العملية على تنعيم السطح فحسب، بل تعمل أيضًا على إزالة الانحرافات الدقيقة وتحسين الطبيعة الحية للمعدن. واعتماداً على التطبيق النهائي، يمكن لهذه الخطوة أن تخلق أو لا تخلق لمسة نهائية غير لامعة أو لامعة.

4. التفعيل

يجب تنشيط الألومنيوم قبل خطوة الأنودة حتى يكون له سطح موصل موحد. في هذه الخطوة، يتم تحضير المادة لتكون بمثابة أنود للتفاعل الكهروكيميائي باستخدام محلول إلكتروليت معين. ويساعد التنشيط في طلاء سطح الألومنيوم بالكامل بطبقة مؤكسدة متناسقة.

5. الطلاء بأكسيد الألومنيوم

الأنودة عبارة عن تفاعل كهروكيميائي حيث يتم غمر الألومنيوم في حمام إلكتروليتي ويعمل كأنود. عندما يتم تطبيق تيار كهربائي على المعدن، فإن طبقة الأكسيد المطبقة (Al₂O₃)، تزيد من تآكل المعدن ومتانته.

والإلكتروليت المستخدم، الأكثر شيوعًا، هو حمض الكبريتيك؛ وتتغير بارامترات العملية وفقًا للنهاية المطلوبة. يتحدث القسم التالي بإسهاب عن هذه البارامترات.

المعلمات الرئيسية للأنودة

ولضمان نجاح عملية الطلاء بأكسيد الألومنيوم الشفاف، يجب التحكم في معلمات العملية هذه عن كثب:

• الكثافة الحالية: 2-4.5 أمبير/ديسم²
• نطاق الجهد: 23-100 فولت
• درجة حرارة عمل 2 درجة مئوية على الأقل (عادةً 25 درجة مئوية)
• وقت المعالجة: بشكل عام أكثر من 60 دقيقة
• تركيز حمض الكبريتيك: 150-210 جم/لتر
• وقت المعالجة: 3 إلى 15 دقيقة حسب سماكة الطلاء المطلوب

تكون المعلمات الخاصة بالطبقة المؤكسدة بحيث تكون الطبقة موحدة وقوية وقابلة للتطبيق في الظروف المحيطة. يمكن تغيير الخصائص النهائية للألومنيوم المؤكسد عن طريق تغيير درجة الحرارة والجهد ووقت المعالجة.

سبائك الألومنيوم للأنودة

ينشأ استخدام سبائك الألومنيوم في الطلاء بأكسيد الألومنيوم من مقاومتها القوية للتآكل وقيمتها طويلة الأمد مع المظهر الجيد. تتميز سلسلة سبائك الألومنيوم المتعددة بخصائص فريدة تتناسب مع احتياجات المنتجات المختلفة. توضح هذه القائمة سبائك الألومنيوم الرئيسية المستخدمة في الأنودة مع تركيبها وفوائدها بالإضافة إلى تطبيقاتها النموذجية.

1. السلسلة 1000 (ألومنيوم نقي) 

تحتوي السلسلة 1000 على ألومنيوم بدرجة نقاء 99% ممزوج بإضافات بسيطة من الحديد والسيليكون. تُظهر هذه السبائك المعدنية أعلى موصلية كهربائية وتقاوم التآكل مع الحفاظ على مرونتها. أثناء عملية الطلاء بأكسيد الألومنيوم النقي ينتج عنه طلاء شفاف أو شفاف يزيد من صلابته ويحميه من التأثيرات الخارجية. تعمل سبائك السلسلة 1000 بشكل جيد لأنها تمتلك هذه الخصائص.

• تتضمن السلسلة قطعاً كهربائية مثل الأسلاك والموصلات.
• لوحات الأسماء واللافتات
• تطبيقات الديكور

2. السلسلة 2000 (سبائك الألومنيوم والنحاس)

تحتوي السلسلة 2000 على الألومنيوم المخلوط بالنحاس من 2% إلى 7% وكميات صغيرة من المنجنيز والمغنيسيوم. توفر هذه السبائك قوة ممتازة وسهولة في التشغيل الآلي ولكنها تتمتع بحماية معقولة ضد التآكل. عندما يتم طلاء سبائك الألومنيوم والنحاس بأكسيد الألومنيوم فإنها توفر حماية أفضل ضد التآكل والتآكل بالإضافة إلى معالجة سطحية جذابة. وهذا يجعلها مثالية لـ:

• تطبيقات السيارات
• المكونات الهيكلية للفضاء الجوي
• التشطيبات المعمارية

3. السلسلة 3000 (سبائك الألومنيوم والمنغنيز) 

تقدم السلسلة 3000 من المنجنيز من 1% إلى 1.5% مما يجعل هذه السبائك قابلة للتشكيل بسهولة مع قوة كافية وحماية فائقة من التآكل. توفر السبائك المؤكسدة من هذه المجموعة مقاومة فائقة للبيئات القاسية وتصبح ممتازة في:

• المبادلات الحرارية
• اللوحات والواجهات المعمارية
• معدات الأطعمة والمشروبات

4. السلسلة 5000 (سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم) 

تستمد السبائك في السلسلة 5000 قوتها ومقاومتها للتآكل من المغنيسيوم 2% إلى 6%. تعمل المعالجة بأكسيد الألومنيوم على تحسين قدرة هذه السبائك على مقاومة التآكل العام وتآكل المياه المالحة مما يجعلها مناسبة لـ:

• تُستخدم سبائك الألومنيوم هذه بشكل ممتاز في المنتجات البحرية مثل هياكل القوارب ومكونات السفن.
• إطارات النوافذ المعمارية
• التطبيقات الهيكلية في البيئات القاسية

4. السلسلة 6000 (سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم والسيليكون)

تشتمل سلسلة 6000 من سبائك الألومنيوم على الألومنيوم مع كميات محددة من المغنيسيوم (0.61 تيرابايت إلى 1.21 تيرابايت إلى 1.21 تيرابايت إلى 1.21 تيرابايت إلى 1.21 تيرابايت إلى 1.21 تيرابايت). تُظهر سبائك الألومنيوم هذه طلبًا قويًا لأنه يمكن تشكيلها بسهولة في أشكال مع الحفاظ على قوتها ومقاومتها للتلف الناتج عن المواد الكيميائية. يطور الألومنيوم المؤكسد طبقة واقية قوية تضيف حماية ومظهرًا بصريًا أفضل. تُستخدم على نطاق واسع في:

• تتيح سلسلة 6000 من سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم والسيليكون إنتاجًا ممتازًا لإطارات النوافذ والأبواب.
• ألواح هيكل السيارة والعجلات
• الأطر الهيكلية

6. السلسلة 7000 (سبائك الألومنيوم والزنك) 

تتميز السلسلة 7000 بالزنك من 5% إلى 8% مما يجعل سبائك الألومنيوم هذه تتميز بقوتها الشديدة بالإضافة إلى مقاومتها للتآكل والإجهاد. يحصل الألومنيوم المؤكسد على حماية أفضل من التآكل مع الحصول على سطح أكثر نعومة يناسب هذه التطبيقات:

• تطبيقات الفضاء الجوي (مثل جلود الطائرات والأجزاء الهيكلية)
• تشمل منتجات سلسلة 7000 إطارات الدراجات الهوائية بالإضافة إلى معدات التسلق.
• مكونات السيارات عالية الأداء

كيفية الحفاظ على الألمنيوم الشفاف المؤكسد وتنظيفه

تحافظ العناية اليومية العادية بالألمنيوم المؤكسد الشفاف على مظهره الرائع مع الحفاظ على قوته. يؤدي ترك البقع على السطح دون عناية إلى الإضرار بمتانة المعدن بشكل عام. يمكنك تنظيف أسطح الألمنيوم المؤكسد بسهولة دون بذل الكثير من الجهد. اتبع هذه الخطوات لتنظيف الألمنيوم المؤكسد وتنظيفه بشكل صحيح.

الخطوة 1: اختر منظفاً محايداً من حيث الأس الهيدروجيني

عند تنظيف الألومنيوم المؤكسد تجنب المنظفات ذات الخصائص المحايدة من حيث الأس الهيدروجيني لحماية سطحه. ستؤدي محاليل التنظيف الحمضية والقاعدية القوية إلى تكسير الطلاء المؤكسد مما يؤدي إلى تلاشيها وضعفها.

الخطوة 2: تتعامل مع إزالة الأجسام من السطح أولاً.

باستخدام إسفنجة أو قطعة قماش مبللة فقط لإزالة الأوساخ والأتربة السائبة قبل معالجة السطح. تعامل مع السطح برفق لحمايته من التآكل مع الابتعاد عن الإسفنج أو الفرشاة الخشنة.

الخطوة 3: الشطف بالماء النظيف

يساعد الماء النظيف على غسل سطح الألومنيوم المؤكسد الشفاف بالكامل. استخدم فوهة الرش أو قطعة قماش ناعمة أو تيار الماء لإزالة جميع الأوساخ من السطح. جفف السطح بمنشفة نظيفة لمنع تكون بقع الماء.

الخطوة 4: ضع مزيج صابون منخفض الرغوة على السطح

اصنع محلول منظف ضعيف من خلال مزج كمية صغيرة من المنظف الآمن للألمنيوم مع الماء. استخدم الإسفنجة لغمسها في المحلول الصابوني قبل تنظيف السطح. إن الابتعاد عن المواد الكيميائية القوية يحمي طبقة الألمنيوم المؤكسد من الأذى.

الخطوة 5: الشطف والتجفيف النهائي

يُسكب الماء الجاري على الألومنيوم لغسل بقايا الصابون أو المنظف بالكامل. ستزيل منشفة ناعمة ونظيفة الماء من على السطح لمنع ظهور علامات قبيحة.

الخطوة 6: تلميع الألومنيوم المؤكسد (اختياري)

عندما ترغب في الحصول على لمعان أفضل لسطح الألومنيوم المؤكسد الشفاف، فإن التلميع هو الطريقة الصحيحة. إليك الطريقة:

1. قم بصنفرة السطح برفق باستخدام ورق صنفرة 800 حبة.

2. قم بتعويم سطح الألومنيوم بأداة صقل يدوية حتى يصبح أملس.

3. قم بتنعيم الملمع على السطح باستخدام حركات دائرية ومنظف مناسب للأسطح المعدنية.

4. تُستخدم قطعة قماش نظيفة من الألياف الدقيقة لإزالة كل الملمع المتبقي من السطح.

يساعدك اتباع الإجراءات الأساسية في الحفاظ على سطح الألومنيوم المؤكسد مع الحفاظ على لمعانه وجاذبيته.

هل الألومنيوم المؤكسد آمن؟

السؤال حول ما إذا كان الألمنيوم المؤكسد آمنًا هو سؤال شائع. والإجابة هي نعم! تمنح عملية الطلاء بأكسيد الألومنيوم طبقة نهائية غير سامة وثابتة من الأكسيد، مما يجعل من المستحيل أن يتفاعل الألمنيوم مع الطعام أو السوائل أو المواد الكيميائية.

إليك الأسباب التي تجعل الألمنيوم المؤكسد آمناً.

• الطبقة المؤكسدة هي طبقة غير سامة - الطبقة مستقرة كيميائياً ولا ترشح مواد ضارة.
• الألومنيوم المؤكسد مقاوم للخدش والتآكل - لا يتقشر الألومنيوم المؤكسد غير المطلي أو يتحلل بمرور الوقت.
• إن العديد من أواني وأواني الطهي المصنوعة من الألمنيوم المؤكسد معتمدة من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) ومعتمدة من إدارة الأغذية والعقاقير لأسباب تتعلق بالسلامة.

لذلك، فإن الألومنيوم المؤكسد آمن للاستخدام في أواني الطهي أو الأجهزة الطبية أو حاويات المشروبات.

الشطف والتحييد

بعد عملية الطلاء بأكسيد الألومنيوم، يتم شطف الألومنيوم عدة مرات بالماء العذب للتخلص من أي مواد حمضية متبقية. من الضروري إجراء عملية الشطف المناسبة حتى لا تتلوث العمليات التالية إذا كان يجب تلوين الألومنيوم أو ختمه.

التلوين (اختياري)

تتطلب الطلاء بأكسيد الألومنيوم الملون وضع الألومنيوم في محلول صبغة يتم فيه امتصاص الصبغات الملونة في المسام الدقيقة لطبقة الأكسيد. يجب أن تلتصق الصبغة بالسطح في غضون 24 ساعة بعد الطلاء بأكسيد الألومنيوم، لذا يجب اتخاذ هذه الخطوة في غضون 24 ساعة. الأسود والبرونزي والأحمر والذهبي والأحمر والذهبي هي الألوان الشائعة للألوان القبلية.

الختم

يجب إحكام غلق الألومنيوم المؤكسد لتحسين مقاومة التآكل والمتانة. في هذه الخطوة يتم إغلاق المسام الدقيقة في طبقة الأكسيد لمنع الملوثات من اختراق السطح. واعتمادًا على التطبيق، يمكن إجراء عملية الإغلاق بواسطة تقنيات الإغلاق البارد أو تقنيات الإغلاق في درجة حرارة متوسطة.

التجفيف

بعد عملية الختم بالكامل، يتم شطف الألومنيوم بالماء العذب ويترك ليجف في الهواء أو يُعلق ليجف. التجفيف مهم، لأنك تريد الحصول على لمسة نهائية خالية من البقع ومتساوية ولا توجد بقع ماء أو تراكمات على البقايا.

خيارات تشطيب سطح الألومنيوم المؤكسد 

يعتمد تشطيب سطح الألومنيوم المؤكسد على عملية الأنودة، وهذا يحسّن المتانة ومقاومة التآكل والجماليات. تتم هذه العملية من خلال غمر الألمنيوم في حمام إلكتروليت وتعريضه لتيار كهربائي، مما يؤدي إلى تكوين طبقة أكسيد يتم التحكم فيها. هناك تقنيات أنودة مختلفة تنتج عنها أنواع مختلفة من التشطيبات لمختلف التطبيقات.

أنواع طلاء أسطح الألومنيوم المؤكسد

1. أنودة شفافة (طبيعية)

• يتم إنشاء طبقة أكسيد شفافة تجعل الألومنيوم غير مرئي مرة أخرى دون تغييره على الجزء الداخلي.
•  توفر مقاومة ممتازة للتآكل وتبدو أنيقة ومعدنية.
• ويُستخدم عادةً في تطبيقاته في الهندسة المعمارية والإلكترونيات الاستهلاكية والمعدات الصناعية.

2. أنودة مصبوغة

• حيث يتم إدخال أصباغ ملونة إلى الطبقة المؤكسدة وبالتالي توفر مجموعة واسعة من الظلال النابضة بالحياة من الأسود والأزرق والأحمر والذهبي والبرونزي.
• يحسّن من المظهر الجمالي مع تمتعه بخصائص عالية المتانة ومقاومة التآكل.
• شائعة في زخارف السيارات واللوحات التزيينية واللافتات.

3. الطلاء بأكسيد الألومنيوم الصلب

• يُنتج طبقة أكسيد أكثر سمكاً وصلابة لمقاومة التآكل والقوة القصوى.
• تُعد هذه المواد مثالية للتطبيقات الصناعية والفضائية التي يجب أن تتحمل فيها المواد الاستخدام الكثيف في البيئات القاسية.
• تُستخدم كثيرًا في المعدات العسكرية وأواني الطهي وقطع غيار الماكينات.

4. أنودة ساطعة

• يتطلب الأمر صقل الألومنيوم قبل أنودة الألومنيوم لإنتاج طبقة نهائية عاكسة كالمرآة.
• يعمل تريومف على تحسين انعكاسية الضوء في زخارف السيارات وتركيبات الإضاءة وغيرها من العناصر الزخرفية.

5. طلاء بأكسيد الألومنيوم اللامع (غير اللامع)

• قم بحفر السطح برفق قبل الطلاء بأكسيد الألومنيوم بحيث تكون اللمسة النهائية المؤكسدة الناتجة ناعمة وغير لامعة.
• يقلل من بصمات الأصابع والوهج للاستخدام العملي في الإلكترونيات الاستهلاكية والعناصر المعمارية واللافتات.
• مظهر عصري ومناسب ومتين.

6. الطلاء بأكسيد الألومنيوم

• يتم تحقيق ذلك من خلال استخدام معالجات ما قبل الأكسدة مثل السفع بالخرز أو التنظيف بالفرشاة لإنشاء نسيج سطح خاص، من بين أمور أخرى.
• فهو يحسّن من التماسك والمظهر الجيد بما فيه الكفاية مما يجعله مناسباً للمعدات الرياضية والدرابزين والمكونات الصناعية.

يعتمد تشطيب سطح الألومنيوم المؤكسد الذي يمكن اختياره لتطبيق معين على التطبيق، أو المتطلبات الجمالية، أو مقاومة التآكل، أو ببساطة تحسين التوصيل.  

تحقيق ألوان مؤكسدة مختلفة 

• ومن أسباب الأنودة أيضًا المسام المجهرية في سطح الألومنيوم، وبالتالي قدرتها على امتصاص الأصباغ والحصول على مجموعة واسعة من الألوان الناتجة. يتم إغلاق هذه المسام بعد الصباغة لتحسين الاحتفاظ بالألوان وجعل المنتج أكثر متانة.

• يعتمد اللون المؤكسد الطبيعي، إلى جانب التلوين الناتج عن استخدام الأصباغ، على نوع المعدن وتركيبة السبيكة ومحلول الإلكتروليت وإعداد الجهد والتيار وسماكة طبقة الأكسيد. وبدون إضافة الأصباغ، يكون لبعض سبائك الألومنيوم ظلال مميزة.
• في عملية الصباغة، يتم غمر أجزاء الألومنيوم المؤكسد في محلول صبغ مائي مع صبغة من 0.025% إلى 1% عند درجة حرارة 150 درجة فهرنهايت تقريبًا. نظرًا لأن الألومنيوم له سطح مسامي، يجب أن تمتص الصبغة وتشكل طبقة نهائية طويلة الأمد.

• التلوين الإلكتروليتي هو طريقة أخرى للتلوين تتضمن إضافة أملاح معدنية (مثل القصدير أو النيكل) إلى محلول الإلكتروليت. وبهذه الطريقة يمكنك التلوين بالبرونز أو الذهب أو الأنودة السوداء.

الجدول 1: مقارنة بين طرق التلوين بالغمر بالصبغة والتلوين الكهربائي

يوفر كل من التلوين بالصبغ والتلوين الإلكتروليتي مزايا مميزة. بالنسبة للألوان النابضة بالحياة، يُستخدم الغمر الصبغي على نطاق واسع، بينما يُستخدم التلوين الإلكتروليتي للتشطيبات المعدنية المقاومة للبهتان في التطبيقات المعمارية والصناعية.

أنواع الألومنيوم المؤكسد والاختلافات بينها

تجعل طريقة الطلاء بأكسيد الألومنيوم أكثر متانة ومقاومة للتآكل وأكثر جاذبية من الناحية البصرية. تتكون الأنودة من ثلاثة أنواع أساسية من الأنودة التي تتضمن اختلافًا في الطبيعة الكهربائية. ومن بين هذه الأنواع النوع الأول (أنودة حمض الكروميك) والنوع الثاني (أنودة حمض الكبريتيك) والنوع الثالث (أنودة الطلاء الصلب).

1. النوع الأول: أنودة حمض الكروميك 

أنودة حمض الكروميك (أنودة من النوع الأول) هي طريقة أنودة تستخدم حمض الكروميك كإلكتروليت لتشكيل طبقة رقيقة من الأكسيد الواقي على سطح الألومنيوم. عادةً ما يتراوح سمك الطلاء بين 0.08 و0.25 ميكرون ويضفي مقاومة معتدلة للتآكل دون تغيير مفرط في الأبعاد الأصلية للمادة.

هذا هو نوع الأنودة الذي يُستخدم عادةً في التطبيقات الفضائية والزخرفية والمعدات العسكرية حيث يلزم توفير الوزن والحماية من التآكل والحد الأدنى من السماكة. الألومنيوم المؤكسد من النوع I ليس مقاومًا للتآكل مثل الأنواع الأخرى ويستخدم أكثر للحصول على تشطيب أفضل من الألومنيوم غير المعالج أو لالتصاق الطلاء.

2. النوع الثاني - أنودة حامض الكبريتيك. 

تتشابه عملية الأنودة من النوع الثاني مع النوع الأول، ولكن المحلول الأنودي المستخدم هو حمض الكبريتيك بدلاً من حمض الكروميك. وبالتالي يصبح الألومنيوم أكثر متانة وأقل عرضة للتآكل نتيجة لذلك، كما أنه يحتوي على طبقة أكسيد أكثر سمكًا (2.54-25 ميكرون).

من مزايا الأنودة من النوع الثاني أنها يمكن أن "تمتص" الأصباغ، وبالتالي يمكنها توفير تشطيبات بأكسيد ملون باللون الذهبي والأسود والأزرق والأحمر وغيرها من الألوان. وهو شائع الاستخدام في التطبيقات المعمارية والسلع الاستهلاكية وزخارف السيارات، وذلك بفضل خصائص الانحناء الجيدة. وعلاوة على ذلك، يتميز النوع الثاني من الألومنيوم المؤكسد بمقاومة أفضل للتآكل من الألومنيوم غير المؤكسد، وبالتالي فهو مناسب للأغراض التزيينية والوظيفية على حد سواء.

3. النوع الثالث - الطلاء بأكسيد الألومنيوم الصلب 

توفر عملية الطلاء بأكسيد الطلاء الصلب أو النوع الثالث بأكسيد الألومنيوم طبقة أكسيد سميكة للغاية (25-150 ميكرون). ويتم ذلك بجهد أعلى ودرجات حرارة منخفضة لإنتاج طلاء شديد الكثافة والصلابة ومقاوم للتآكل.

النوع الثالث ألومنيوم مؤكسد مقوّى السطح حتى 70 Rockwell C، مقابل 60 Rockwell C للألومنيوم غير المشغول. وعلى هذا النحو، فإنه يتمتع بملاءمة عالية للاستخدام الصناعي، ومكونات الطيران، والأجهزة العسكرية وقطع غيار السيارات حيث تكون المتانة الشديدة ومقاومة التآكل ومقاومة التآكل مطلوبة.

تُعد الأجهزة الطبية ومكونات الأسلحة النارية والبيئات البحرية من بين المجالات التي تستخدم فيها الأجهزة الطبية الألومنيوم المؤكسد بطبقة صلبة كحماية ممتازة ضد الظروف القاسية.

الجدول 2: أنواع الأنودة واختلافها عن بعضها البعض.

للطلاء بأكسيد الألومنيوم، يمكنك اختيار النوع المناسب من الطلاء بأكسيد الألومنيوم.

استنادًا إلى التطبيق والخصائص المطلوبة، يمكن إجراء عملية الأنودة من النوع الأول والنوع الثاني والنوع الثالث.

• الأنودة من النوع I مناسبة للتطبيقات التزيينية أو خفيفة الوزن بسبب طلائها الرقيق ومقاومتها الجيدة للتآكل.
• يعتبر الطلاء بأكسيد الألومنيوم من النوع الثاني هو الأفضل لمقاومة التآكل المعتدلة وتخصيص الألوان حيث يسمح بالتشطيبات المصبوغة ويزيد من مقاومة التآكل.
• الأنودة من النوع الثالث هي الأفضل للبيئات الصناعية أو العسكرية أو البيئات القاسية بفضل صلابتها العالية ومتانتها ومقاومتها للتآكل.

هناك نوع من الأنودة يستخدم لغرض محدد، ونوع آخر يستخدم لغرض آخر... وهذا يساعد على أداء الدور الأكثر أهمية لمكونات الألومنيوم من أجل زيادة طول عمرها وأدائها في صناعات محددة.

طلاء الألومنيوم بأكسيد الألومنيوم بنفسك: دليل خطوة بخطوة 

إن أنودة الألومنيوم في المنزل هي تقنية رائعة يمكن لمدمني الأعمال اليدوية أن يستخدموها لتحسين متانة ومقاومة التآكل وتفاصيل أجزاء الألومنيوم. على الرغم من أن الطلاء بأكسيد الألومنيوم الاحترافي يتم باستخدام معدات صناعية، إلا أن بعض الطرق ستعطيك نتائج مهذبة بدون تلك الخبرة، وباستخدام عناصر شائعة في المنزل في إعداد آمن. ومع ذلك، تعتمد الأنودة السليمة على التعامل الآمن مع المواد الكيميائية واتباع الإجراءات الصحيحة.

المواد المطلوبة لأنودة DIY Anodizing

ما يتطلبه الأمر لأنودة الألومنيوم في المنزل هو كما يلي:

• أي قطعة ألومنيوم ترغب في طلاءها بأكسيد الألومنيوم المعروف أيضًا باسم قطعة الألومنيوم. تأكد من نظافتها من أي تركيب أو ملوثات أو طلاءات أخرى.
• 30-50% حمض الكبريتيك (حمض البطارية) - إلكتروليت يعمل على أكسدة سطح الألومنيوم في وجود طبقة أكسيد.
• تم تخفيف حمض الكبريتيك بالماء المقطر وتم تنظيف الألومنيوم بالماء المقطر. قد تؤثر الشوائب في ماء الصنبور على النتائج وتؤثر سلبًا.
• مزود طاقة (12 فولت - 24 فولت تيار مستمر، 3-10 أمبير) - مزود طاقة تيار مستمر أو شاحن بطارية سيارة بجهد ثابت في نطاق 12 فولت إلى 24 فولت، يوفر تيار خرج بحد أدنى 3 أمبير وحتى 10 أمبير (يعتمد المقدار على تصميم مشروعك المحدد).
• لوحة الكاثود (رصاص أو ألومنيوم) - تقوم بتوصيل الكهرباء ككاثود في حمام الإلكتروليت.
• ويحتوي على ثلاثة مكونات: بيكربونات الصوديوم (صودا الخبز) وهو معادل للتخلص من حمض الكبريتيك الزائد بأمان.
• الصبغات الخاصة بالأنودة (اختياري) إذا كنت ترغب في صبغ الجزء المؤكسد، فستحتاج إلى صبغات قماشية أو صبغات خاصة بالأنودة.
• محلول الإغلاق - الماء المغلي أو محلول أسيتات النيكل لإغلاق الطبقة المؤكسدة الناتجة وتغطية السطح مما يحسن من متانة السطح.
• نظارات واقية، وقفازات - وذلك للحماية، ومنطقة جيدة التهوية لإدارة الحمض بأمان.

عملية الطلاء بأكسيد الألومنيوم خطوة بخطوة 

الخطوة 1: إعداد سطح الألومنيوم

يجب تنظيف الجزء المصنوع من الألومنيوم جيدًا قبل الطلاء بأكسيد الألومنيوم. أي أوساخ أو شحوم أو أكسدة ستمنع العملية.

1. إزالة الشحوم - قبل الغسيل، قم برش صابون الأطباق مباشرة على قطعة الألومنيوم المتسخة واستخدم وسادة تنظيف لكشط الزيت الزائد.

2. إزالة الشوائب - إذا كنت ترغب في الحصول على لمسة نهائية أكثر اتساقًا قم بحفر الجزء من 1-5 دقائق في محلول هيدروكسيد الصوديوم (الغسول) 5 10%. اشطفها على الفور بالماء المقطر.

3. إزالة الطمس (اختياري) - هذا لإزالة النحاس أو السيليكون حيث أن بعض سبائك الألومنيوم تحتوي عليه ويمكن أن يسبب تغير اللون. يجب إزالة البقايا غير المرغوب فيها عن طريق استخدام محلول إزالة الصهر (حمض النيتريك أو عامل إزالة الصهر التجاري).

الخطوة 2 - إعداد حمام الأنودة

بالنسبة لعملية الطلاء بأكسيد الألومنيوم، هناك حاجة إلى حمام إلكتروليت حمضي لتشكيل طبقة أكسيد.

1. إضافة إلى حاوية بلاستيكية - اخلط بعناية جزء واحد من حمض الكبريتيك مع ثلاثة أجزاء من الماء المقطر في وعاء بلاستيكي. على أي حال، لا تُضف الماء إلى الحمض أبداً.

2. القطب السالب - أدخِل المهبط في المزيج (مثل الصفيحة الرصاصية أو الألومنيوم) ووصِّله بالطرف السالب (-) لمصدر الطاقة.

3. جزء الألومنيوم - بلل جزء الألومنيوم في المنحل بالكهرباء ووصِّل الطرف الموجب (+) لمصدر الطاقة بجزء الألومنيوم. تأكد من عدم ملامسته للقطب السالب.

الخطوة 3: عملية الطلاء بأكسيد الألومنيوم

سيؤدي التيار الكهربي الآن إلى نشوء الطبقة المؤكسدة.

1. قم بتشغيل مصدر الطاقة - التكوين: الجهد (12 فولت - 24 فولت تيار مستمر) حسب سماكة طبقة الأكسيد المطلوبة.

2. مدة عملية الأنودة - تستغرق العملية عادةً 30-60 دقيقة. تكون الطبقات المؤكسدة أكثر سمكاً عندما تكون أوقات الأنودة أطول.

3. التحقق من العملية - يجب أن تكون فقاعات الألومنيوم حول الفقاعات الصغيرة، مما يعني أن التفاعل يحدث.

الخطوة 4: تلوين الألومنيوم (اختياري)

ولإضافة اللون، يمكن غمر الجزء المؤكسد في حمام صبغ قبل الإغلاق.

1. صبغة الأنودة أو صبغة النسيج - يُخلط في ماء مقطر ساخن (حوالي 140 درجة فهرنهايت / 60 درجة مئوية).

2. يجب غمر الجزء المصنوع من الألومنيوم في الكيس - يجب تركه منقوعًا لمدة 10 إلى 30 دقيقة حسب درجة اللون المكثف المطلوب.

3. يُشطف بالماء - ضعه تحت الماء المقطر برفق لإزالة الصبغة الزائدة.

الخطوة 5: إحكام إغلاق الطبقة المؤكسدة

يتم منع المتانة وبهتان اللون عن طريق الختم.

1. يُغلى الجزء في الماء - أضف جزء الألومنيوم المؤكسد إلى الماء المقطر المغلي لمدة 30-60 دقيقة.

2. ختم أسيتات النيكل (اختياري) - انقع الجزء في محلول أسيتات النيكل عند 180 درجة فهرنهايت (82 درجة مئوية) لمدة 20 دقيقة لتحسين مقاومة التآكل.

احتياطات السلامة في عملية الطلاء بأكسيد الألومنيوم بنفسك

ارتدِ دائماً القفازات والنظارات الواقية أثناء العمل بحمض الكبريتيك حيث يجب التعامل مع الأحماض بحذر.

• ينتج عن عملية الأنودة غاز الهيدروجين، والذي يمكن أن يكون خطيراً في الأماكن المغلقة، لذلك يجب العمل في منطقة ذات تهوية جيدة.
• تخلص منه بشكل صحيح - تخلص من حمض الكبريتيك الزائد عن طريق معادلته بصودا الخبز.
• تجنب ملامسة الأدوات المعدنية - المواد التي قد تلوث العملية هي معادن الحديد والصلب.

تطبيقات أنودة الألومنيوم

تزيد عملية أنودة الألومنيوم من متانة الألومنيوم ومظهره وقدرته على مقاومة التآكل، كما أنها تُستخدم في العديد من الصناعات. يُستخدم الألومنيوم المؤكسد بنشاط اليوم في صناعات مثل البناء وصناعة السيارات والأجهزة المنزلية. يحتوي معدن الألومنيوم المؤكسد على بعض التطبيقات الرائدة على النحو التالي.

مواد البناء

يعتبر الألومنيوم المؤكسد من بين المواد المستخدمة على نطاق واسع في صناعة البناء والتشييد حيث أنه خفيف الوزن ومتين ومقاوم للعوامل الجوية. ويشتهر استخدامه في واجهات المتاجر وأنظمة الأسقف والكسوة الخارجية. تشمل مزايا سطح الألومنيوم المؤكسد مظهرًا أنيقًا وعصريًا، بالإضافة إلى حماية المباني من الأضرار البيئية. ونظراً لخصائص الألومنيوم المؤكسد التي تدوم طويلاً، يمكن أن تحتوي العناصر المعمارية مثل إطارات النوافذ والسور والجدران الساترة على الألومنيوم المؤكسد.

صناعة السيارات والفضاء الجوي 

تتطلب صناعات سبائك الألومنيوم وصناعات الطيران أنودة سبائك الألومنيوم لزيادة قوة ومتانة المكونات المعدنية. يُستخدم الألومنيوم المؤكسد في مركباتهم، مثل جنوط عجلات المركبات، ولوحات التحكم، ولوحات الأسماء، والزخارف. توفر هذه اللمسة النهائية نهاية عالية وتمنع الصدأ والتآكل. وفي قطاع الطيران، يتم دمج الألومنيوم المؤكسد في الألواح الخارجية وإطارات الطائرات وبعض المكونات الهيكلية الأخرى. ويُعد الألومنيوم خيارًا ممتازًا للتطبيقات عالية الأداء لأن الألومنيوم خفيف الوزن وتوفر عملية الطلاء بالأكسدة الحماية، على الرغم من أن الطلاء بالأكسدة قد يكون ضارًا إذا كان محفوراً بعمق كبير.

الأبواب والنوافذ 

إن المادة المستخدمة في الأبواب والنوافذ هي الألومنيوم المؤكسد لأنه قادر على تحمل الطقس القاسي. يُستخدم الألومنيوم المؤكسد الشفاف في العديد من إطارات الأبواب الزجاجية الحديثة وأنظمة النوافذ التي تتميز بمتانتها ومظهرها العصري. كما أن الألومنيوم المؤكسد المقاوم للتآكل مناسب أيضًا لصناعة أبواب العواصف والأبواب المنزلقة لأنها لا ينبغي أن تتدهور في البيئات القاسية.

الأجهزة المنزلية

يحظى الألومنيوم المؤكسد بشعبية كبيرة لاستخدامه في الأجهزة المنزلية لأنه ليس قويًا فحسب، بل يسهل صيانته ومقاومته للبلى. يُستخدم الألومنيوم المؤكسد على نطاق واسع في العديد من الثلاجات وأفران الميكروويف وأجهزة التلفزيون وما إلى ذلك. حيث تمنع طبقة الأكسيد الواقية التآكل، مما يطيل من عمر الأجهزة ويحسّن مظهرها. إن القدرة على البقاء مصقولاً دون التعرض للخدوش أو البقع هو ما يجعل الألمنيوم المؤكسد خياراً مفضلاً لدى المصنعين.

الأثاث

عادةً ما يستخدم تصميم الأثاث عادةً الألومنيوم المؤكسد، خاصةً في الطرازات الحديثة والصناعية. فهو يعطي متانة ولمعاناً معدنياً جميلاً وهو تشطيب سطحي مفيد للطاولات والكراسي وإطارات الأسرّة ووحدات الرفوف. يُستخدم الألومنيوم المؤكسد أيضاً في السلالم والسور وكذلك أثاث المكاتب بسبب قوته ومقاومته للتآكل اليومي. يمكن لهذه المادة أن تحافظ على تشطيبها بمرور الوقت، وبالتالي فهي المادة المفضلة للأثاث السكني والتجاري على حد سواء.

صناعة الترفيه

كما يُستخدم الألومنيوم المؤكسد في مجموعة واسعة من الصناعات الترفيهية. تُستخدم أجزاء الألومنيوم المؤكسد في القوارب والمعدات البحرية لمنع التآكل بسبب التعرض للمياه المالحة. تحتوي عربات الغولف المصنوعة من الألومنيوم المؤكسد وغيرها من المركبات الترفيهية على أجزاء من الألومنيوم المؤكسد التي تحسن المتانة وتحافظ على وزن العربة عند الحد الأدنى. تساعد عملية الطلاء بأكسيد الألومنيوم في الحفاظ على مظهر المعدن في المناطق الخارجية والمناطق ذات الرطوبة العالية.

المنتجات الكهربائية والمنزلية

تُصنع العديد من المنتجات المنزلية والكهربائية اليومية من الألومنيوم المؤكسد. الألمنيوم المؤكسد هو نوع وقائي من الألمنيوم يتم استخدامه على الساعات، ومعدات إعداد الطعام، وتجهيزات الحمامات، والألواح الشمسية. تضمن أجزاء الألمنيوم المؤكسد في طفايات الحريق بقاءها في حالة جيدة حتى بعد فترات تخزين طويلة. وتتمتع هذه المنتجات بطبقة إضافية من الأمان وطول العمر التي يوفرها سطح الألومنيوم المؤكسد.

الخاتمة

إن سطح الألومنيوم المؤكسد الشفاف متين ومقاوم للتآكل وممتع من الناحية الجمالية للعديد من التطبيقات. والسبب في عملية الطلاء بأكسيد الألومنيوم هو زراعة طبقة أكسيد على سطح الألومنيوم لا توفر طبقة واقية فوق المعدن الأساسي فحسب، بل تزيد أيضًا من طول العمر ومقاومة الخدش ومقاومة التآكل والاحتفاظ بالألوان. والنتيجة هي ضمان بقاء مكونات الألومنيوم في المستوى المناسب من الجودة، على الرغم من تعرضها لظروف بيئية قاسية مثل المواد الكيميائية والرطوبة والأشعة فوق البنفسجية.

يتم تقديم الألومنيوم المؤكسد بمجموعة متنوعة من خيارات الطلاء السطحي مثل الطلاء بأكسيد الألومنيوم غير اللامع واللامع والملمس والملون المخصص للمتطلبات الوظيفية والزخرفية. بالإضافة إلى ذلك، تُعد هذه العملية صديقة للبيئة أيضاً حيث لا ينتج عنها انبعاثات ضارة أو إطلاق نفايات خطرة، وبالتالي فهي طريقة مستدامة لمعالجة المعادن.

يعد طلاء الألومنيوم بأكسيد الألومنيوم بأكسيد الألومنيوم بنفسك طريقة سهلة الاستخدام لتجربة تشطيب المعادن للمهتمين بذلك، ولكن هذا المسعى يتطلب التعامل بعناية مع المواد الكيميائية والمعدات الكهربائية. وبغض النظر عما إذا كان المشروع عبارة عن تصنيع احترافي أو مشاريع منزلية ذاتية الصنع، فإن الألومنيوم المؤكسد الشفاف هو خيار رائع لقوته وقدرته على التحمل، فضلاً عن تعدد استخداماته وأدائه الدائم.

الأسئلة الشائعة (FAQs)

1. ما هي الفوائد الرئيسية للألمنيوم المؤكسد الشفاف؟

يوفر الألومنيوم المؤكسد الشفاف مقاومة فائقة للتآكل بالإضافة إلى مقاومة الخدوش، كما أنه يدوم لفترة أطول. كما أنه مقاوم للبهتان وللاستخدامات المعمارية أو الصناعية أو الاستهلاكية، ويحافظ بشكل طبيعي على طلاء معدني ويتطلب القليل من الصيانة.

2. هل هناك فرق بين الألومنيوم المؤكسد والطلاء أو الطلاءات الأخرى على الألومنيوم؟

يُنتج الألومنيوم المؤكسد طبقة أكسيد واقية ملتصقة بإحكام على سطح المعدن، حيث تدوم لفترة أطول ولا تتقشر أو تتشقق مثل الطلاء أو الدهانات. من جانبه، لا يزال الألمنيوم المطلي أو المطلي يتضمن طبقة منفصلة قد تتآكل مع مرور الوقت.

3. هل يمكن تلوين الألومنيوم المؤكسد؟

يمكن في الواقع صبغ الألومنيوم المؤكسد إما بالغمر في الأصباغ أو بالتلوين الكهروكيميائي بأملاح معدنية. من بين الألوان المؤكسدة الأكثر استخداماً هي الأسود والذهبي والبرونزي والأحمر والأزرق والأخضر.

4. هل الأنودة شيء يمكن القيام به بأمان في المنزل؟

يمكن أيضًا أن تتم عملية الطلاء بأكسيد الألومنيوم بنفسك، ولكن في هذه الحالة تحتاج إلى اتخاذ احتياطات السلامة الصارمة. ولكن قد تكون هناك مخاطر في التعامل مع حمض الكبريتيك والتيارات الكهربائية والمواد الكيميائية الأخرى. يتم ضمان السلامة هنا من خلال استخدام معدات الحماية، والعمل في منطقة جيدة التهوية، ومن خلال التحييد والتخلص السليم.