صب الألومنيوم المصبوب بأكسيد الألومنيوم يخلق سطحًا واقيًا. أولاً، يتم تنظيف جزء صب الألومنيوم. بعد ذلك، يشكل تيار كهربائي في حمام حمضي طبقة أكسيد. تعمل هذه الطبقة على تقوية الألومنيوم، مما يعزز مقاومته للتآكل. وأخيراً، يمكن صبغ الجزء المؤكسد للحصول على لون. وتمنح عملية الطلاء بأكسيد الألومنيوم المنتج لوناً محدداً وتزيد من جماليته. ومع ذلك، يمكن أن تؤثر المسامية على اللمسة النهائية.

لذلك، تسلط هذه المقالة الضوء على بعض المعالم المهمة لـ صب الألومنيوم بأكسيد الألومنيوم. يغطي ذلك مراقبة الجودة والإجراءات وأساليب المعالجة المسبقة.

إذا كنت تبحث عن خدمات صب الألومنيوم بأكسيد الألومنيوم لأجزاء الصب بالقالب الخاص بك، مرحبًا بك في الاتصال بنا، وسوف نحل لك المشكلة، يمكنك الذهاب إلى أنودة الألومنيوم المصبوب صفحة لمعرفة المزيد عن طلاء السطح بأكسيد الألومنيوم.

ما هو صب الألومنيوم بالقالب؟

صب الألومنيوم بالقالب هي عملية مستخدمة في الغالب. التي يمكن أن تصنع أجزاء مفصلة بشكل حاد لكل صناعة. وتتمثل الخطوة الأولى في هذه العملية في صهر سبائك الألومنيوم عن طريق تسخينها إلى درجة انصهارها.

بعد ذلك، يمر هذا المعدن المنصهر بعملية حقن لملء القالب الفولاذي بالتساوي تحت ضغط عالٍ. يوفر القالب الشكل الجانبي للمنتج وبعد التصلب، يصبح الجزء جاهزًا للإزالة.

عمليات الصب بالقالب

1. يمكن صنع كل جزء بجدران رقيقة (1-2 مم) باستخدام الصب بالقالب عالي الضغط. ويرجع ذلك إلى أنها تحقن المعدن بسرعة تزيد عن 10000 رطل لكل بوصة مربعة وبالتالي تعمل بشكل أسرع. هذه العملية مناسبة أيضًا للإنتاج بكميات كبيرة.
2. يتعامل الصب بالقالب بالضغط المنخفض بشكل مثالي مع الأجزاء ذات الجدران الرقيقة إلى السميكة بشكل معتدل. إنه يعطي الشكل الفعلي دون التسبب في العديد من العيوب. ومع ذلك، فهي عملية بطيئة وتستخدم 20-100 رطل لكل بوصة مربعة.
3. يعمل الصب بالقالب بالتفريغ في البداية على إزالة الهواء الملتقط من القالب. وبسبب ذلك، لا ينتج عن الصب ثقوب صغيرة تتحول في النهاية إلى مسامية.

سبائك الألومنيوم الشائعة

A380:

تتمتع هذه السبيكة بسيولة جيدة بسبب وجود عناصر السيليكون فيها. يستخدم المصنعون درجة حرارة 660-680 درجة مئوية لصبها.

A380 يناسب بشكل أساسي العناصر ذات الجدران الرقيقة كما أنه يعطي قوة أفضل للأكسدة من السبائك عالية الأداء.

ADC12:

يوجد محتوى أعلى من السيليكون في ADC12. هذا هو السبب في أن هذه السبائك تصنع تفاوتات ضيقة مع جدران من 2-3 مم.

وبدلاً من ذلك، لا يمكن التحكم فيها بأكسيد الألومنيوم. يتم حقنها عند درجة حرارة أقل من 650-670 درجة مئوية.

الخصائص الرئيسية

• القوة: A380 تنتج A380 أجزاء قوية.
• مقاومة التآكل: لا يتآكل ADC12 بسهولة.
• طلاء بأكسيد الألومنيوم: يتماشى A380 بشكل جيد مع الأنودة. في حين أن ADC12 أصعب بسبب وجود سيليكون زائد. وهذا يعطل طبقة الأكسيد.

العيوب

تتشكل الثقوب الصغيرة (المسامية) عندما يفشل الصب في تبريد المعدن بالتساوي، مما يؤدي إلى إضعاف الأجزاء.

قد ينحصر محتوى الأوساخ أو الأكاسيد في المعدن، مما يسبب شوائب. وتؤثر هذه المشكلات أيضًا على نتائج الطلاء بأكسيد الألومنيوم وتفسد اللمسة النهائية بطريقة ما.

الأدوات

الأدوات تعني القالب (القالب). وعادة ما تكون مصنوعة من معدن الفولاذ للحصول على قوة كافية. وبالتالي، يمكن أن تعمل تحت حرارة عالية (أكثر من 600 درجة مئوية) وضغط (أكثر من 10000 رطل لكل بوصة مربعة).

تشطيب السطح

قد تحتوي الأجزاء المصبوبة بالقالب بالفعل على أسطح أفضل وأكثر إتقانًا، ولكن هناك حاجة لإزالة العيوب الطفيفة. تتراوح خشونتها الحالية بين 1.6 و3.2 ميكرومتر (مثل ورق الصنفرة الناعم). يمكن أن يؤدي تلميع هذه الأسطح إلى جعلها أكثر سلاسة.

ما هو صب الألومنيوم بأكسيد الألومنيوم؟

تشير الأنودة إلى تقنية كهروكيميائية. وهي بمثابة تعزيز إضافي لطبقة الأكسيد الطبيعية على الألومنيوم. بعد الأنودة، لا تتآكل الأجزاء بسهولة. فهي تحتفظ بالطلاء بشكل جيد وتدوم لفترة أطول.

وتستخدمها شركات السيارات والفضاء والإلكترونيات الاستهلاكية لصنع مكوناتها الوظيفية والجمالية.

العملية الكهروكيميائية

لأنودة جزء ما، يتم تحضير حمام يحتوي على إلكتروليت حمضي (مثل حمض الكبريتيك). ثم يقوم العاملون بغمر الألومنيوم داخله.

تصنع هذه العملية طبقة أكسيد صلبة مسامية من خلال أخذ تيار كهربائي. تصبح هذه النتيجة ممكنة بسبب تكوين أيونات الأكسجين. التي ترتبط مع الألومنيوم.

يمكن أن يتراوح سمك الطبقة بين 5 إلى 100 ميكرومتر (ميكرومتر) وفقًا للعملية.

المعادلات الكيميائية

• المعادلة الكيميائية عند الأنود (جزء الألومنيوم) هي 2Al+3H₂O →Al₂O₃O+6H⁺+6e-.
• يوجد داخل المهبط الشبيه بالحمام 6H⁺ + 6e- → 3H₂.

أنواع صب الألومنيوم بأكسيد الألومنيوم بالقالب

1. أنودة حمض الكروميك:

تحتاج معظم الأجزاء الفضائية الجوية إلى متانة كافية ووزن أقل. وفي هذه الحالة، تعمل أنودة حمض الكروميك بشكل جيد. ويصبح من الأسهل معها تشكيل طبقة أكسيد رقيقة بسماكة 2-5 ميكرومتر عادةً.

2. أنودة حمض الكبريتيك:

وهي تندرج في فئة أنواع الأنودة الشائعة. تتضمن العملية استخدام حمض الكبريتيك. ويمكن أن تخلق طبقات أكسيد أكثر سمكاً تتراوح بين 5 و25 ميكرومتر.

وبشكل عام، تخلق عملية الطلاء بأكسيد الألومنيوم هذه خصائص متوازنة من المتانة والجمال في الأجزاء. يمكن أن يكون ذلك في المنتجات الاستهلاكية مثل الهواتف الذكية وأواني الطهي والهندسة المعمارية.

3. أنودة صلبة:

وهذا نوع آخر من الأنودة يستخدم حمض الكبريتيك بالمثل. ومع ذلك، فهو مختلف بسبب قدرته على تكوين طبقة أكسيد أكثر سمكًا وصلابة. يمكن أن تتراوح بين 25 إلى 100 ميكرومتر.

الطبقات السميكة مهمة للأجزاء شديدة التحمل لوضع حواجز ضد التآكل. ومن الأمثلة على ذلك الأنظمة الهيدروليكية والمعدات العسكرية والآلات الصناعية.

البنية المجهرية للطبقة المؤكسدة.

توجد مسام في الطبقة المؤكسدة. تشبه بنية تشبه قرص العسل. تمتص مسامها الطلاء جيداً وتضيف طبقة واقية ضد التآكل والتآكل.

يعتمد تكوين حجم المسام على العملية المستخدمة. على سبيل المثال، الجهد (12-24 فولت) ودرجة الحرارة (18-22 درجة مئوية للنوع الثاني).

الطلاء بأكسيد الألومنيوم التقليدي مقابل الطلاء بأكسيد الألومنيوم الصلب

الأنودة التقليدية (حمض الكبريتيك) هي الأنسب للأجزاء التي تحتاج إلى لمسة جمالية أو مقاومة متوسطة للتآكل.

في حالة المتانة والصلابة الشديدة، تعتبر الأنودة الصلبة (النوع 3) مثالية. يمكن أن يحقق صلابة تصل إلى 350-500 صلابة فيكرز (HV).

التحضير قبل الصب بأكسيد الألومنيوم قبل الصب بأكسيد الألومنيوم

التنظيف

يتم تنظيف أجزاء الألومنيوم من خلال منظفات متعددة. في حين أن المنظفات القلوية (الأس الهيدروجيني 10-12) هي منظفات شائعة.

تعمل عند درجة حرارة 50-70 درجة مئوية. يستغرق الأمر من 5 إلى 10 دقائق لإزالة الأوساخ أو الشحوم أو الحطام. تعمل المنظفات على تكسير محتويات الزيت عن طريق التصبن، وتحويلها إلى شكل صابون.

بالإضافة إلى ذلك، هناك منظفات ذات قاعدة مذيبة أيضًا. فهي سريعة جداً وتزيل الشحوم بدون ماء.

النقش

يأتي عادةً نوع من الملمس الخشن قليلاً بدون أكاسيد نتيجة الخضوع لعملية نقش. وتشمل الصودا الكاوية (هيدروكسيد الصوديوم، 50-100 جم/لتر). تحدث العملية عند درجة حرارة 50-70 درجة مئوية وتحتاج من 1 إلى 5 دقائق راحة.

يتم تحسين خشونة الأجزاء من 0.8 ميكرومتر إلى 1.5-3 ميكرومتر. بحيث يمكن للجزء أن يتماسك أو يلتصق جيدًا بالطلاء. ليس من المهم بالضرورة أن يكون النقش الزائد مهمًا لأنه يسبب الحفر.

إزالة الرغوة

عملية إزالة التلطيخ جيدة للاستخدام لسهولة إزالة التلطخ الأسود. يحدث التلطخ (بقايا الأكاسيد وعناصر السبائك) بعد انتهاء خطوة الحفر.

لهذا السبب يحتاجون إلى نوع من المحلول (حمض النيتريك بنسبة 10-30%) الذي يذيب طبقاتهم.

يعمل تفاعل إطلاق الحمض على إذابة الأكاسيد المتبقية، ويستغرق من 1-3 دقائق. يجعل أسطح الألومنيوم نظيفة تمامًا.

قياس خشونة السطح

تختلف خشونة السطح ولكن يمكن تتبعها باستخدام مقاييس قياس الملامح. يستخدم القلم لتحليل القمم والوديان.

تتراوح معايير الخشونة المثالية بين 0.5 و2.5 ميكرومتر. لا تحتفظ الأجزاء الزلقة بشكل مفرط بالطلاء بشكل جيد، في حين أن الخشونة العالية لا تنتهي بتشطيب متساوٍ.

أهمية أوقات المكوث والتركيزات الكيميائية

يساعد التركيز على وقت السكون في الحصول على النتيجة المرجوة، سواء من التنظيف أو الحفر.

وإلا، فقد يتلف الجزء.

على سبيل المثال، يؤدي إعطاء المزيد من الوقت (أكثر من 5 دقائق) للصودا الكاوية إلى الإفراط في نقش الجدران الرقيقة.

عملية الأنودة لصب الألومنيوم بالقالب بأكسيد الألومنيوم

تركيبة الإلكتروليت في صب الألومنيوم المصبوب بأكسيد الألومنيوم

يتم تحضير الحمام بخلط حمض الكبريتيك مع الماء. ومع ذلك، وللتحكم في تكوين المسام أو تحقيق امتصاص أفضل، فإن المواد المضافة مثل الأحماض العضوية تعمل بشكل أفضل.

كما أن مياه التبريد مهمة للحفاظ على درجة حرارة الحمام حوالي 18-22 درجة مئوية.

كثافة التيار ودرجة الحرارة والزمن

• كثافة التيار: يدير مصدر طاقة التيار المستمر ومحدد التيار. يجب أن تكون حوالي 1.5-3 أمبير/م². يعمل التيار الأعلى على تسريع العملية ولكنه لا يوفر التوحيد.
• الفولتية: 12-24 فولت كافية للأغراض العامة. ومع ذلك، يمكن تعديلها حسب السبيكة أو السماكة.
• الوقت: يستغرق الطلاء بأكسيد الألومنيوم 30-60 دقيقة. ينتج المزيد من الوقت طبقات أكثر سمكاً.

تكوين بنية المسام

لقد ناقشنا بالفعل تكوين المسام عن طريق التيار الكهربائي أثناء عملية الأنودة. لذا تقوم المحرضات بتوزيع المواد الكيميائية بالتساوي فيها. تملأها الأصباغ بشكل صحيح بحيث لا تتآكل بسهولة.

أنودة حمض الكروميك مقابل أنودة حمض الكبريتيك

حمض الكروميك (النوع الأول):

يستخدم حمض الكروميك 3-10% في الحمام. ينتج طبقات أرق (2-5 ميكرومتر) مع مقاومة ممتازة للتآكل ولكن قابلية الصبغ محدودة.

تستخدم هذه العملية حمض الكروميك 3-10% في الحمام. وهي تعمل بشكل أفضل لجعل الجدران أرق وإيقاف التآكل. ومع ذلك، فهي لا تنطبق على كل طلاء.

حمض الكبريتيك (النوع 2/3):

من الأفضل استخدامه لصنع طبقات أكثر سمكًا يمكنها الاحتفاظ بالصبغة بقوة. حيث توفر الأنودة الصلبة متانة فائقة.

دور القطب السالب

تنتهي الدائرة عند القطب السالب (الرصاص أو الفولاذ). وعند هذه النقطة، يكوِّن غاز الهيدروجين لتمكين تفاعل الأنود مع أيونات الأكسجين.

تأثير تركيبة السبيكة

تمنع جزيئات السيليكون الأعلى في ADC12 التفاعلات التي لا تلتصق بسببها طبقة الأكسيد بشكل جيد.

وفي الوقت نفسه، يمتص السيليكون السفلي في A380 الطلاء بشكل موحد.

عمليات ما بعد الترميز ومراقبة الجودة

آليات الختم

من المهم إغلاق الطبقة المسامية. سيؤدي ذلك إلى تحسين حاجز الحماية. يمكنك إغلاقها باستخدام الماء الساخن (90-100 درجة مئوية لمدة 15-30 دقيقة). يخلق أكسيد الألومنيوم المائي.

عملية الصباغة

تغطي الأصباغ العضوية أو غير العضوية طبقة الأكسيد المسامية. في هذا، يضع المصنعون الأجزاء تحت حمامات الصبغة عند درجة حرارة 50-60 درجة مئوية لمدة 5-20 دقيقة. كما يعمل الرش والطلاء بالغمس على توزيع اللون بالتساوي.

اختبار السُمك

يقيس المجهر المقطعي المستعرض السُمك. كما هو موضح في الصورة، يمثل الأكسيد المسمى أكسيد طبقة الأكسيد، وA1 لسطح الألومنيوم.

يجب أن يكون مستوى السماكة وفقًا لمعايير مثل ISO 7583. يتراوح الطلب بين 5-25 ميكرومتر من النوع 2 أو 25-100 ميكرومتر من النوع 3. كما أن دمج اختبار تيار إيدي يضمن إجراء اختبار تيار إيدي أساسي غير مدمر.

اختبار التآكل بأكسيد الألومنيوم المصبوب بأكسيد الألومنيوم

العملية التي يمكنها تحديد ما إذا كانت الأجزاء قابلة للتآكل أم لا هي اختبار رش الملح (ASTM B117). يرش المصنعون الأجزاء ويتركونها لمدة 100-1000 ساعة.

يحلل اختبار التحليل الطيفي للمعاوقة الكهروكيميائية قدرة طبقة الأكسيد فيما يتعلق بمقاومة التيارات الكهربائية.

معايير الجودة

الجودة بشكل عام تأتي أولاً. لذا، يجب أن تستوفي الأجزاء المؤكسدة معايير مثل MIL-A-8625. هذا الدليل حول المسامية والسُمك والترابط المقبول.

أهمية التحكم في الأس الهيدروجيني في الختم

للحفاظ على الأس الهيدروجيني لحمام الختم، فإن اختيار أس هيدروجيني من 5.5-6.5 (لخلات النيكل) أو أس هيدروجيني متعادل (الماء الساخن) أمر مفيد. ولهذا السبب، تقل فرص عدم اكتمال الختم.

الخاتمة

ستؤدي طرق الطلاء بأكسيد الألومنيوم المناسبة إلى جعل أجزاء الألومنيوم المصبوب أكثر قوة. ويمكنها مقاومة التآكل بشكل أكثر فعالية وتبدو جميلة. تولد تقنيات الصب المحسّنة والسبائك المناسبة والتركيز الدقيق بأكسيد الألومنيوم ناتجًا بجودة ومتانة. هناك أيضًا معايير مثل MIL-A-8625 التي يمكن للمصنعين من خلالها الحصول على رؤى مناسبة بشأن التشطيب.