رنگ آمیزی و آب بندی فیلم های اکسید آندی

رنگ آمیزی و آب بندی فیلم های اکسید آندی

آلومینیوم و آلیاژهای آن پس از عملیات اکسیداسیون آندی، لایه ای از فیلم اکسید متخلخل را روی سطح آن ایجاد کردند، پس از رنگ آمیزی و آب بندی، می توانید انواع رنگ های مختلف را دریافت کنید و می توانید مقاومت در برابر خوردگی فیلم، مقاومت در برابر سایش را بهبود بخشید.

نمودار شماتیک فرآیند رنگ آمیزی الکترولیتی:

 رنگ آمیزی فیلم اکسید

(1) رنگدانه غیر آلی

عمدتاً جذب فیزیکی، یعنی مولکول های رنگدانه معدنی بر روی سطح ریز متخلخل لایه فیلمی که باید پر شود جذب می شوند. روش رنگ آمیزی رنگ روشن نیست و ترکیب با بستر ضعیف است، اما مقاومت در برابر آفتاب بهتر است. رنگ های مورد استفاده برای رنگدانه های معدنی به دو نوع تقسیم می شوند و فلز پس از اکسیداسیون آندی باید به طور متناوب در دو نوع محلول آغشته شود تا زمانی که تعداد محصولات واکنش پذیر (پیگمنت) دو نوع نمک در فیلم اکسید شده رنگ مورد نیاز را برآورده کند.

(2) رنگ آمیزی آلی

 مکانیسم پیچیده تر است، به طور کلی اعتقاد بر این است که جذب فیزیکی و واکنش شیمیایی دارد. مولکول های رنگ آلی و آلومینا ترکیب شیمیایی از روش های زیر آلومینا و مولکول های رنگ در گروه فنلی برای تشکیل پیوندهای کووالانسی. آلومینا و مولکول های رنگ روی گروه فنلی برای تشکیل پیوندهای هیدروژنی. آلومینا و مولکول های رنگ برای تشکیل کمپلکس. رنگ‌های ارگانیک طیف وسیعی از رنگ‌های روشن دارند، اما مقاومت ضعیفی در برابر نور خورشید دارند. برای تهیه محلول رنگرزی بهتر است از آب مقطر یا آب دیونیزه استفاده شود تا آب لوله کشی، زیرا یون های کلسیم و منیزیم موجود در آب لوله کشی با مولکول های رنگ هماهنگ می شوند و ترکیبات هماهنگی ایجاد می کنند که باعث منسوخ شدن محلول رنگرزی می شود.

(3) رنگ آمیزی الکترولیتی

اکسیداسیون آندی آلومینیوم و آلیاژهای آن به محلول الکترولیتی حاوی نمک های فلزی برای الکترولیز، از طریق واکنش الکتروشیمیایی است، به طوری که یون های فلزات سنگین به منافذ فیلم اکسید تبدیل به اتم های فلز، در کف منافذ روی لایه غیر متخلخل و رنگ آمیزی می شوند (شکل 5.10). فیلم اکسید رنگی به دست آمده توسط فرآیند رنگ آمیزی الکترولیتی دارای مزایای مقاومت در برابر سایش خوب، مقاومت در برابر نور خورشید، مقاومت در برابر حرارت، مقاومت در برابر خوردگی و رنگ پایدار و طولانی است و اکنون به طور گسترده در پروفیل های آلومینیومی برای دکوراسیون معماری استفاده می شود. هر چه ولتاژ بیشتر و زمان بیشتری برای رنگ آمیزی الکترولیتی استفاده شود، رنگ تیره تر خواهد بود.

 

عملیات آب بندی فیلم اکسید

پس از اکسیداسیون آندی آلومینیوم و آلیاژهای آن، صرف نظر از رنگی بودن یا نبودن آن، باید عملیات آب بندی را به موقع انجام داد که هدف از آن تثبیت رنگ ها در ریز منافذ، جلوگیری از ترشح و در عین حال بهبود خواص سایشی، نور خورشید، خوردگی و عایق بودن فیلم است. روش های آب بندی شامل روش آب بندی با آب گرم، روش آب بندی با بخار آب، روش آب بندی دی کرومات، روش آب بندی هیدرولیز و روش آب بندی پر می شود.

(1) اصل روش آب بندی آب گرم

استفاده از هیدراتاسیون AL2O3 آمورف است: AL2O3+nH2O=AL2O3-nH2O

جایی که 1 یا 3 است. هنگامی که AL2O3 هیدراته می شود برای آلومینا هیدراته AL2O3-H2O، حجم آن می تواند حدود 33٪ افزایش یابد. تولید آلومینا تری هیدرات AL2O3-3H2O، حجم آن حدود 100٪ افزایش یافت. در نتیجه هیدراته شدن AL2O3 روی سطح فیلم اکسید و دیواره منافذ، حجم افزایش می یابد و منافذ فیلم بسته می شود.

فرآیند بسته آب گرم برای دمای آب گرم 90 ~ 100 درجه سانتیگراد، pH 6 ~ 7.5، زمان 15 ~ 30 دقیقه. آب بسته باید آب مقطر یا آب دیونیزه باشد و نمی توان از آب لوله کشی استفاده کرد، در غیر این صورت شفافیت فیلم اکسید و رنگ را کاهش می دهد.

(2) اصل روش بسته شدن بخار آب

مانند روش بسته شدن آب گرم است، اما تاثیر آن بسیار بهتر است، اما هزینه آن بیشتر است.

(3) روش بسته شدن دی کرومات

در محلول دی کرومات پتاسیم با خاصیت اکسید کننده قوی و در دمای بالاتر انجام می شود. هنگامی که قطعات آلومینیوم آنودایز شده وارد محلول می شوند، فیلم اکسید و اکسید آلومینیوم دیواره های منافذ واکنش شیمیایی زیر را با دی کرومات پتاسیم در محلول آبی دارند:

2AL2O3+3K2Cr2O7+5H20=2ALOHCrO4+2ALOHCr2O7+6KOH

کرومات آلومینیوم قلیایی و دی کرومات آلومینیوم قلیایی ایجاد شده و مونوهیدرات آلومینا و تری هیدرات آلومینا تولید شده توسط مولکول های آب گرم همراه با آلومینا ریز منافذ فیلم اکسید را مهر و موم می کنند. فرمول و شرایط فرآیند محلول آب بندی به شرح زیر است: دی کرومات پتاسیم 50 ~ 70 گرم در لیتر. درجه حرارت 90 تا 95 درجه سانتیگراد؛ زمان 15 تا 25 دقیقه؛ مقدار pH 6 تا 7.

فیلم اکسید تیمار شده با این روش زرد رنگ بوده و مقاومت در برابر خوردگی خوبی دارد. برای بسته شدن پس از اکسیداسیون آندی آلیاژ آلومینیوم به منظور محافظت مناسب است و برای بسته شدن فیلم اکسید رنگی به منظور تزئین مناسب نیست.

(4) روش بستن هیدرولیز

به واکنش هیدرولیز زیر پس از جذب محلول بسیار رقیق نمک نیکل و نمک کبالت توسط فیلم اکسید اشاره دارد:

NI2+ + 2H2O=NI(OH)2+2H+

Co2+ + 2H2O = Co(OH)2+2H+.

هیدروکسید نیکل یا هیدروکسید کبالت تولید شده در ریز منافذ فیلم اکسید رسوب می‌کند و در نتیجه منافذ را می‌بندد. از آنجایی که مقدار کمی از هیدروکسید نیکل و هیدروکسید کبالت تقریباً بی رنگ است، بنابراین این روش به ویژه برای بسته شدن فیلم اکسید رنگی مناسب است.

(5) روش بسته پر کردن

علاوه بر روش بسته توضیح داده شده در بالا، فیلم اکسید آندی را می توان از مواد آلی نیز استفاده کرد، مانند لاک شفاف، پارافین مذاب، رزین های مختلف و روغن های خشک و غیره بسته.