ما هو الألومنيوم الأسود المؤكسد

ألومنيوم أسود مؤكسد تتم العملية على أجزاء الألومنيوم لإنتاج طبقة واقية صلبة بطبيعتها. ولزيادة جاذبية الجسم، يتم صبغ الطبقة المنتجة بألوان مختلفة. سيزيد ذلك من جمالية المنتجات. في الممارسة العامة يتم أولاً طلاء جزء الألومنيوم بأكسيد الألومنيوم وبعد ذلك يتم استخدام صبغة مناسبة لصبغه باللون الأسود. ومن خلال تنفيذ عملية الصبغ بأكسيد الألومنيوم باللون الأسود على أجزاء الألومنيوم ستحقق جاذبية جمالية باللون الأسود أو الأسود الوظيفي.

بالإضافة إلى ذلك، فإن الطلاء بأكسيد الألومنيوم الأسود يعزز أيضًا من متانة ومقاومة التآكل وكذلك مقاومة التآكل لجزء الألومنيوم. هذه السمات المفيدة تجعل من الأنودة السوداء خيارًا في طلاء وتشطيب الأجزاء المستخدمة في صناعات السيارات والفضاء. وعلاوة على ذلك، يمكن استخدامه أيضًا على الأشياء اليومية بما في ذلك الأجهزة المنزلية والأثاث.

أساسيات عملية الأنودة

الأنودة هي عملية تخميل كهروكيميائي تُستخدم لتحسين سمك طبقة الأكسيد على الأجزاء المعدنية. يُصنع الجزء الخاضع للمعالجة أنودًا للخلية الإلكتروليتية، ولهذه الغاية تسمى هذه الدورة بأكسدة الأكسيد. وسوف يحول السطح المعدني إلى سطح عالي الأداء ومتين. وتجعل طبقة الأكسيد الواقية المترسبة الجزء المعدني شديد الصلابة والمتانة، مما يحسّن من مقاومته للتآكل.

عملية الطلاء بأكسيد الألومنيوم

الأنودة هي عملية كهروكيميائية في الطبيعة. في هذه العملية يحصل الجزء المعدني المصنوع من الأنود على طبقة أكسيد على سطحه. وبكلمات بسيطة، فإن عملية الأنودة هي عملية تعزيز محكومة للغاية لظاهرة تحدث بشكل طبيعي تسمى الأكسدة. يتم غمر الألومنيوم في درجات حرارة منخفضة للغاية في محلول إلكتروليت حمضي يتم من خلاله تنفيذ تيار كهربائي بواسطة أقطاب كهربائية متصلة.

سيوفر ذلك سطحًا مطليًا صلبًا بأداء متفوق. ومع ذلك، يظل المعدن مساميًا، وهو ما يسمح بتلوينه أو ختمه أو إذا كانت هناك حاجة لإجراء أي عملية أخرى يمكن القيام بها حسب المتطلبات.

أنواع عمليات الأكسدة بأكسيد الألومنيوم

هناك ثلاثة أنواع من عمليات الأنودة:

أنودة حمض الكروميك (النوع الأول)

في هذا النوع يتم غمر الألومنيوم في حمام حمض الكروميك وتشغيل تيار كهربائي خلال المحلول. على الرغم من أن طبقة الأنودة المتكونة من حمض الكروميك هي الأرق من بين الأنواع الثلاثة إلا أن المعدن لا يزال يتمتع بحماية جيدة ضد التآكل إذا تم إغلاقه بشكل صحيح. تمتص أنودة حمض الكروميك لوناً أقل عند الصبغ ولهذا السبب لا يوصى بهذا النوع في مثل هذه التطبيقات التي تكون فيها الجماليات هي الأهمية القصوى. يجب رفع درجة حرارة حمض الكروميك إذا كان المطلوب صبغ الجزء المعدني باللون الأسود.

أنودة حمض الكبريتيك (النوع الثاني)

هذا هو النوع الأكثر شيوعاً من الأنودة. في هذا النوع يتم غمر الألومنيوم في حمام حمض الكبريتيك بدلاً من حمام حمض الكروميك وتشغيل تيار كهربائي خلال المحلول. يُنتج هذا النوع من الأنودة طبقات أكثر سمكًا مقارنةً بأنودة حمض الكروميك مما يؤدي إلى تحسين المقاومة لمختلف أشكال التآكل بما في ذلك التآكل. وعلاوة على ذلك، تخلق أنودة حمض الكبريتيك مسامًا أعمق في طبقة الأكسيد مما يسمح بامتصاص المزيد من الصبغة في الجزء المعدني وبالتالي توفير بدائل لونية أكثر من أنودة حمض الكروميك.

طلاء بأكسيد الألمنيوم الصلب (النوع الثالث)

تنتج عملية الطلاء بأكسيد الألومنيوم الصلب كما يشير الاسم طلاءً شديد الصلابة والكثافة وسميكًا نسبيًا. يُستخدم هذا النوع من الطلاء بأكسيد الألومنيوم في مثل هذه التطبيقات التي تتطلب سطحًا فائق الصلابة. الطلاء بأكسيد الألمنيوم الصلب تشبه عملية أنودة حمض الكبريتيك، ولكن يتم تطبيق جهد كهربائي أعلى ودرجات حرارة منخفضة لإنتاج طبقات الأكسيد في هذا النوع من الأنودة. يُفضل الطلاء بأكسيد الألومنيوم الصلب حيثما يتعرض المعدن لبيئة تآكل أو بيئة شاقة بسبب طبقتها المتينة. وعلاوةً على ذلك، فإنه يُستخدم أيضًا في الحالات التي يكون فيها العزل الكهربائي المتطور مصدر قلق أساسي.

هناك المزيد من التشطيبات السطحية لأجزاء الألومنيوم، مثل الطلاء الكهربائي بالنيكل الأسود, ألومنيوم شفاف بأكسيد الألومنيوم, صب البودر ألومنيوم، تشطيب سطح الطلاء وما إلى ذلك.

عملية أنودة الألومنيوم الأسود بأكسيد الألومنيوم

تعمل عملية أنودة الألومنيوم السوداء على تعزيز بعض الخصائص المفيدة مثل مقاومة التآكل ومقاومة التآكل ومظهر المنتجات النهائية التي تنتج عن طبقة الأكسيد المتكونة على سطح الألومنيوم. هذه العملية ذات طبيعة كهربائية يتم فيها تحويل سطح الألومنيوم إلى طبقة أكسيد متينة. ويتم تحقيق ذلك عن طريق طلاء الألومنيوم بأكسيد الألومنيوم ثم صبغه ثم يتم بعد ذلك غلق اللون داخل مسام الطلاء.

يتميّز الألومنيوم المؤكسد الأسود بخصائص أداء قوية إلى جانب المظهر المتميز. يتميز الألومنيوم المؤكسد بمقاومة محسّنة ومعززة للتآكل والتآكل، بينما يتميز الألومنيوم المؤكسد الأسود بخصائص إضافية تتمثل في الاستقرار الحراري من خلال امتصاص الضوء وإشعاع الحرارة بطريقة فعالة للغاية.

تتكون العملية من تنظيف سطح جزء الألومنيوم أولاً، ثم إخضاعه لعملية أنودة عادية وبعد ذلك صبغه باللون الأسود من خلال طبقة أكسيد الألومنيوم شبه المسامية. ويشمل ذلك الخطوات الرئيسية التالية:

1. إعداد السطح

من أجل ضمان الالتصاق المنتظم لسطح الألومنيوم المؤكسد بطبقة موحدة يتم تنظيفه بالكامل قبل بدء عملية الطلاء بالأكسدة

يتم هذا الإعداد عادةً من خلال هذه الخطوات الثلاث:

أ) عملية إزالة الشحوم

تُستخدم المذيبات والمنظفات القلوية لإزالة الشحوم والزيوت والملوثات الأخرى في هذه الخطوة.

ب) عملية الحفر

يتم غمر الألومنيوم في محلول من هيدروكسيد الصوديوم لإزالة طبقة الأكسيد الطبيعية وأي شوائب إن وجدت، مما يعطي السطح لمسة نهائية غير لامعة.

ج) عملية إزالة الصمغ

إزالة البقايا والبقع المتكونة أثناء الحفر، وغالباً ما يتم ذلك باستخدام محلول حمضي مثل حمض النيتريك.

2- عملية الطلاء بأكسيد الألومنيوم

عادةً ما يتم إجراء عملية الطلاء بأكسيد الألومنيوم على الطبقة الخارجية لجزء الألومنيوم بعد الانتهاء من عملية التنظيف. يتم استخدام حمام إلكتروليتي حمضي يحتوي على حمض الكبريتيك لدورة الأنودة ويتم وضع جزء الألومنيوم في هذا الحمام. وبالمثل يمكن استخدام حمض الكروميك أو حمض الفوسفوريك كإلكتروليت بالاعتماد على التطبيق والضرورة. من خلال تطبيق التيار المباشر، حيث يتصرف جزء الألومنيوم كقطب موجب، تتحد جزيئات الأكسجين من الإلكتروليت مع جزيئات الألومنيوم على المستوى الذري، ويتكون أكسيد الألومنيوم. ويعتمد سمك طبقة الأكسيد وخصائصها على ظروف الأنودة، بما في ذلك سمك التيار ودرجة الحرارة والوقت.

3. الأنودة السوداء (التلوين)

سيكون للجزء المصنوع من الألومنيوم بنية سطح شبه مسامية بمجرد طلائه بأكسيد الألومنيوم. تُستخدم هذه المسام في بنية السطح لتخزين الصبغة السوداء. ومع ذلك، من أجل الحصول على اللون الداكن، يتم تعريض الألومنيوم المؤكسد لعملية تلوين. ومع ذلك، يتم وصف سمك 25 ميكرون على الأقل أو أكثر لتحقيق تثبيت اللون المثالي. هناك ثلاث طرق أساسية لتحقيق الأنودة السوداء.

عملية الصباغة العضوية: في هذه الطريقة يتم صبغ الطبقة المؤكسدة المسامية باستخدام الأصباغ العضوية. تتضمن هذه التقنية إذابة الألوان في الماء الدافئ أولاً ثم إضافتها بعد ذلك إلى حمام التلوين. يتم وضع الألومنيوم المؤكسد في حمام التلوين، وفي هذا الموضع تدخل الألوان في مسام الطبقة المؤكسدة. يعتمد احتفاظ اللون على حجم المسام وظروف التلوين. يتطلب التلوين الأسود وقت تلوين إضافي مقارنةً بالألوان الفاتحة. ومع ذلك، لا يُقترح استخدام الأجزاء المعدنية التي يتم تلوينها بتقنية التلوين العضوي في الهواء الطلق.

عملية الصباغة غير العضوية: لا يمكن جعل الأصباغ غير العضوية قابلة للذوبان في الماء. ومع ذلك، تنتج الأصباغ غير العضوية طلاءات ذات ثبات ممتاز للضوء. وتشمل الأصباغ السوداء غير العضوية الشائعة أملاح الكوبالت أو النيكل. ومن أجل تحقيق أنودة سوداء، يمكن إنتاج الأجزاء بأملاح غير عضوية من كبريتيد الكوبالت.

عملية الصباغة الإلكتروليتية: تتضمن هذه الاستراتيجية استخدام أملاح معدنية (مثل الكوبالت أو النيكل) في عملية تحليل كهربائي ثانوي. بعد خطوة الأنودة الأساسية، يتم غمر الجزء في حمام ملح معدني، ويتم تطبيق تيار متناوب (AC) لترسيب المعدن في المسام وبالتالي الحصول على لون داكن. بشكل عام, يوضع الجزء المصنوع من الألومنيوم بعد الأنودة القياسية في حمام تحليل كهربائي آخر يحتوي على أملاح معدنية. في هذا الحمام تعمل الطبقة الأنودية كقطب كاثود، ويوضع قطب كهربائي مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ في الحمام. ثم تترسب الأملاح المعدنية بعد ذلك في قيعان المسام عند تطبيق التيار المتردد (AC)

4. الختم

بعد التلوين، يتم إحكام إغلاق مسام الطبقة المؤكسدة لتعزيز المتانة ومنع ارتشاح اللون وتثبيت اللون. يعمل الختم على تقسية الطلاء ويمنع نزف اللون وتلاشي اللون. يُعد الختم المناسب ضروريًا لتحقيق أقصى متانة للون. تشمل طرق الختم الختم بالماء الساخن وختم أسيتات النيكل وختم البخار.

ختم الماء الساخن: وتتكون هذه الطريقة من الغمر في الماء المغلي منزوع الأيونات، مما يؤدي إلى ترطيب أكسيد الألومنيوم وبعد ذلك إغلاق المسام.

ختم أسيتات النيكل: تتكون هذه الطريقة من الغمر في محلول أسيتات النيكل، مما يوفر مقاومة إضافية للتآكل.

ختم البخار: تتكون هذه الطريقة من التعريض للبخار، مما يحقق نتائج مماثلة لختم الماء الساخن.

5. الفحص النهائي والتشطيبات النهائية

ثم يتم فحص الأجزاء المؤكسدة والمغلقة بأكسيد الألومنيوم للتأكد من تجانسها واتساق لونها وجودة سطحها. يتم الانتهاء من خطوات التشطيب، مثل الشطف والتجفيف، لإعداد الأجزاء للاستخدام فيما بعد.

المزايا

يوفر الألومنيوم بأكسيد الألومنيوم الأسود العديد من المزايا المهمة، مما يجعله خيارًا شائعًا في مختلف الصناعات. فيما يلي المزايا التفصيلية:

1- تحسين مقاومة التآكل

تعمل أنودة الألومنيوم على توسيع نطاق حمايته في البيئات المسببة للتآكل. يصنع نظام الأنودة طبقة أكسيد سميكة تحمي الركيزة المعدنية الأساسية من الانفتاح على المكونات الطبيعية، مثل الرطوبة والملح، والتي يمكن أن تكون سببًا للصدأ والتفكك. تُستخدم الأنودة السوداء على وجه التحديد في معظم الأحيان في التطبيقات البحرية وتطبيقات الطيران حيث تكون الحماية العالية من التآكل متغيرًا كبيرًا للغاية يجب التفكير فيه.

2. تعزيز الجاذبية الجمالية

يعطي الألومنيوم المؤكسد الأسود مظهرًا سلسًا وموحدًا، وهو ما يجعلها جذابة للغاية بالنسبة للعناصر الاستهلاكية والمكونات الهندسية وقطع غيار السيارات. وهذا يعطي مظهرًا نهائيًا داكنًا غير لامع جذابًا للعناصر التجميلية والزخرفية. وهو يوفر تشطيبات راقية مطلية بالمسحوق بتكلفة منخفضة. يمكن تحقيق اللمسة النهائية السوداء بشكل متسق على دفعات كبيرة، مما يضمن مظهرًا وملمسًا عالي الجودة.

3. زيادة صلابة السطح

يعمل نظام الأنودة بشكل أساسي على بناء صلابة سطح أجزاء الألومنيوم. وهذا يجعل المعدن أكثر مناعة ضد التآكل والكشط، مما يزيد من العمر المتوقع للأجزاء المستخدمة في ظروف الاحتكاك العالي. على سبيل المثال، عادةً ما يُستخدم الألومنيوم المؤكسد الأسود في أجزاء الدراجات الهوائية، ومعدات الكاميرا، والأجهزة التي تكون فيها الصلابة ذات أهمية كبيرة.

4. عزل حراري أفضل

يتميز الألومنيوم المؤكسد بخصائص حماية حرارية أفضل مقارنةً بالألومنيوم غير المؤكسد. في التطبيقات التي يكون فيها توزيع الحرارة أمرًا بالغ الأهمية، يوفر ذلك فائدة كبيرة، على سبيل المثال، في المشتتات الحرارية للأدوات الإلكترونية.

5. العزل الكهربائي

تتصرف الطبقة المؤكسدة على سطح الألومنيوم كعازل كهربائي، وهو ما يمكن أن يكون مفيدًا في التطبيقات الإلكترونية والكهربائية حيث يكون مطلوبًا لتجنب التوصيل الكهربائي. وهذا يمكن أن يساعد تمامًا في صنع أدوات إلكترونية أكثر أمانًا وموثوقية.

6. صديقة للبيئة وغير سامة

لا يتضمن نظام الأنودة أي مواد كيميائية غير آمنة وينتج طبقة أكسيد ثابتة غير ضارة. ومن ثم فإن هذا يجعل الألومنيوم المؤكسد الأسود مناسبًا للاستخدامات المهمة في التطبيقات الغذائية والسريرية، مثل أواني الطهي والأدوات الطبية

7. تعزيز الالتصاق للمواد اللاصقة والدهانات

تأخذ الطبيعة النفاذة للطبقة المؤكسدة على سطح الألومنيوم في الاعتبار تماسك أفضل للدهانات والألوان والمواد اللاصقة. ويعني ذلك أن أي طلاءات أو تشطيبات إضافية توضع على الألومنيوم المؤكسد الأسود ستلتصق بشكل أفضل، مما يعطي عمرًا أطول.

8. مقاومة الأشعة فوق البنفسجية

توفر الطبقة السوداء المؤكسدة حماية كبيرة من الأشعة الساطعة (UV)، مما يحافظ على الألومنيوم من التلف عند تعرضه لأشعة الشمس لفترة زمنية طويلة. وهذا ما يجعلها مثالية للتطبيقات الخارجية، بما في ذلك التصاميم التركيبية والأثاث في الهواء الطلق.

9. خفيف الوزن وقوي

لا تضيف عملية الأنودة وزنًا كبيرًا إلى الألومنيوم، مما يحافظ على خصائصه الأساسية خفيفة الوزن. وهذا أمر بالغ الأهمية في صناعات مثل صناعة الطيران والسيارات، حيث يعد تقليل الوزن شرطاً أساسياً للأداء والكفاءة.

10. الفعالية من حيث التكلفة

يتميز نظام الطلاء بأكسيد الألومنيوم بالذكاء المالي إلى حد ما عند مقارنته بأنظمة الطلاء الأخرى. تجلب المتانة ومتطلبات الدعم المنخفضة بشكل استثنائي للألومنيوم المؤكسد الأسود تكاليف أقل على المدى الطويل.

القيود

على الرغم من أن طلاء الألومنيوم بأكسيد الألومنيوم الأسود له العديد من المزايا، إلا أن له بعض القيود أيضاً.

1- التحكم في السماكة

من المهم للغاية التحكم في سمك الطبقة المؤكسدة. ففي حال كانت الطبقة رقيقة جدًا قد لا تعطي حماية أو لونًا كافيًا، في حين أن الطبقة السميكة جدًا قد تصبح هشة وتميل إلى الكسر. يمكن لنظام الأنودة أن يقلل من قوة إجهاد أجزاء الألومنيوم. يمكن أن تؤدي الطبيعة الصلبة والهشة للطبقة المؤكسدة إلى حدوث تشققات دقيقة تنمو تحت ظروف التحميل الدوري.

2- المقاومة الكيميائية

على الرغم من حقيقة أن الطلاء بأكسيد الألومنيوم يبني حماية من التآكل والتآكل، إلا أن الطبقة المؤكسدة يمكن أن تكون عرضة لمركبات صناعية وكيميائية معينة، والتي يمكن أن تتلف الطبقة المؤكسدة وبعد ذلك يمكن أن يؤدي ذلك إلى الكسر.

3- بهتان اللون

بمرور الوقت، خاصة عند تعرضها للأشعة فوق البنفسجية، يمكن أن يبهت اللون الأسود المستخدم في الطلاء بأكسيد الألومنيوم ويصبح باهتًا وغير واضح، وبالتالي يقلل من المظهر الأنيق للعنصر النهائي.

تطبيقات طلاء أجزاء الألومنيوم بأكسيد الألومنيوم الأسود

ألومنيوم أسود مؤكسد يُستخدم بشكل عام في المؤسسات المختلفة نتيجة لقوته المحسّنة ومتانته ومقاومته للتآكل ومظهره الجيد. وتتكون التطبيقات الرئيسية مما يلي:

1- المعدات الإلكترونية

في الصناعة الإلكترونية، يتم استخدامه بانتظام في أغلفة الأدوات الإلكترونية مثل أجهزة الكمبيوتر والهواتف المحمولة والأجهزة الصوتية حيث تكون المتانة والمظهر السلس المتقن أمرًا مهمًا.

2- صناعة السيارات

في مجال صناعة السيارات، وجد الألومنيوم المؤكسد الأسود تطبيقاته في قطع مثل الزخارف والعجلات والأجزاء الداخلية بسبب حمايته من التآكل والتآكل.

3- الهندسة المعمارية

يُستخدم الألومنيوم المؤكسد الأسود في صناعة البناء والتشييد لإطارات النوافذ والجدران الستائرية والألواح الزخرفية، مما يضيف سلامة هيكلية إلى مظهر أنيق.

4- صناعة الطيران والفضاء

تُعد أعمال الطيران أحد العملاء المهمين لهذه المادة. يُستخدم الألومنيوم المؤكسد الأسود في أجزاء الطائرات الهوائية نظرًا لخفة وزنه وقوته العالية وحمايته من التآكل.

5- المنتجات الاستهلاكية

يتتبع الألومنيوم المؤكسد الأسود تطبيقاته في العديد من منتجات العملاء، مثل أدوات المطبخ واللوازم الخارجية والأجهزة نتيجة لمزجه بين المظهر الرائع والصلابة.

6- الصناعة الطبية

يُستخدم الألومنيوم الأسود المؤكسد في المجال السريري للأدوات والأدوات المختلفة بسبب سطحه غير التفاعلي، وهو أمر مهم للحفاظ على العقم والترتيب.

7. التطبيقات البحرية

المقاومة المتزايدة ضد التآكل في ألومنيوم مصبوب مؤكسد يجعل من المعقول تطبيقه في الظروف البحرية، حيث يتم استخدامه على نطاق واسع في الأجزاء والتجهيزات التي يتم الكشف عنها في المياه المالحة.

الخاتمة

أنودة الألومنيوم السوداء هي دورة تلوّن الألومنيوم باللون الأسود من خلال استجابة كهروكيميائية تعمل في مناخ خاضع للتحكم. وهذا يعطي لمسة نهائية داكنة غير لامعة جذابة مقاومة للتآكل ومقاومة للتآكل ومقاومة للمناخ ومتينة. وبالمثل، تعمل طبقة الأكسيد المؤكسد على زيادة صلابة الألومنيوم مما يجعل الأنودة السوداء مثالية لمجموعة واسعة من تطبيقات السيارات والطيران والتركيبات والتركيبات الحديثة والعملاء.