טיפולים כימיים נפוצים לאלומיניום כוללים טיפול בכרומט, צביעה, ציפוי אלקטרוליטי, אילגון ואלקטרופורזה. טיפולים מכניים כוללים תהליכים כמו הברשה, ליטוש, התזת חול וטחינה.
סעיף 1: טיפול בכרומט
טיפול בכרומט יוצר ציפוי המרה כימי על פני המוצר, בעובי של 0.5-4 מיקרומטר. ציפוי המרה זה הינו בעל הדבקה טובה ומשמש בעיקר כשכבת בסיס לציפויים. המראה יכול להיות זהב, בצבע אלומיניום או ירוק. לסוג זה של ציפוי יש מוליכות חשמלית טובה, מה שהופך אותו לאידיאלי עבור מוצרים אלקטרוניים, כגון רצועות מוליכות בסוללות טלפונים ניידים והתקנים אלקטרומגנטיים. זה מתאים לכל מוצרי האלומיניום וסגסוגת אלומיניום. עם זאת, הציפוי רך ואינו עמיד בפני שחיקה, מה שהופך אותו לפחות מתאים לרכיבי מוצר חיצוניים.
זרימת תהליך כרומט:הסרת שומנים ← תחריט חומצה אלומיניום ← טיפול בכרומט ← אריזה ← אחסון
טיפול בכרומט מתאים לאלומיניום, סגסוגות אלומיניום, מגנזיום וסגסוגות מגנזיום.
דרישות איכות:
צבע אחיד וציפוי עדין ללא שריטות או נזקים. המשטח לא צריך להיות מחוספס או מאובק.
עובי הציפוי צריך להיות 0.3-4 מיקרומטר.
סעיף 2: אנודיזציה
אילגון יוצר שכבת תחמוצת אחידה וצפופה (Al2O3·6H2O, הידוע בכינויו קורונדום) על פני המוצר. שכבה זו יכולה להשיג קשיות של 200-300 HV, ומוצרים מיוחדים יכולים לעבור אנודיזציה קשה, ולהגיע לרמות קשיות של 400-1200 HV. לכן, אילגון קשיח הוא תהליך חיוני לטיפול במשטח עבור צילינדרים הידראוליים ורכיבי הילוכים.
יתר על כן, טיפול זה מספק עמידות בפני שחיקה מעולה, מה שהופך אותו לתנאי הכרחי עבור מוצרי תעופה וחלל ותעופה. ההבדל בין אילגון לאלגון קשה טמון ביכולת לצבוע את השכבה המאוגדת, כאשר אילגון מציע אפשרויות דקורטיביות טובות בהרבה.
תהליכים נפוצים:תהליכי אילגון אופייניים כוללים צבע טבעי מט מוברש, צבע טבעי מבריק מבריק, צבע מבריק מבריק, צבע מט מוברש (ניתן לצבוע בכל צבע), צבע טבעי מבריק מבריק, צבע טבעי מט מלוטש, צבע מבריק מבריק וצבע מט מלוטש. כל הציפויים הללו יכולים לשמש בגופי תאורה.
זרימת תהליך אנודיזציה:הסרת שומנים ← תחריט אלקליין ← פוליש כימי ← ניטרול ← שטיפה ← ניטרול ← אנודיזציה ← צביעה ← איטום ← שטיפת מים חמים ← ייבוש
בעיות איכות נפוצות:א. המשטח נראה מנומר, בדרך כלל עקב מיזוג מתכת לקוי או חומר לא תקני. פתרון: לחמם טיפול או להחליף חומר. ב. פני השטח מציגים צבעי קשת בענן, לעתים קרובות עקב שגיאות במהלך האנודיזה. פתרון: הסר ציפוי ואנודייז מחדש. ג. שריטות או שפשופים חמורים על פני השטח נובעים בדרך כלל מהובלה או עיבוד רשלני. פתרון: להסיר ציפוי, לטחון, ואנודיז מחדש. ד. כתמים לבנים מופיעים במהלך הצביעה, בדרך כלל עקב שמנים או זיהומים במים במהלך האנודיזה.
תקני איכות:
עובי ציפוי של 5-25 מיקרומטר, קשיות מעל 200 HV, קצב שינוי צבע במהלך בדיקת האיטום פחות מ-5%.
בדיקת ריסוס מלח במשך למעלה מ-36 שעות, עומדת בתקני CNS ברמה 9.
אין שריטות, שפשופים או שינוי צבע על פני השטח.
פֶּתֶק:אלומיניום יצוק בלחץ (למשל, A380, A365, A382) לא אמור לעבור אילגון.
סעיף 3: ציפוי של חומרי אלומיניום באלקטרו
היתרונות של אלומיניום וסגסוגות אלומיניום:אלומיניום וסגסוגותיו מציעים מוליכות חשמלית טובה, העברת חום מהירה, צפיפות נמוכה וקלות עיצוב. עם זאת, יש להם גם חסרונות כמו קשיות נמוכה, עמידות בפני שחיקה ירודה, רגישות לקורוזיה בין-גרגירית וקושי בריתוך, מה שעלול להגביל את היישומים שלהם. כדי להתגבר על מגבלות אלו, התעשייה המודרנית משתמשת בציפוי אלקטרוני.
היתרונות של ציפוי אלומיניום:
משפר את האסתטיקה.
מגביר את קשיות פני השטח ועמידות בפני שחיקה.
מפחית את מקדם החיכוך ומשפר את הסיכה.
משפר את המוליכות החשמלית של פני השטח.
משפר עמידות בפני קורוזיה (כולל עם מתכות אחרות).
מקל על ריתוך.
משפר את חוזק ההדבקה במהלך לחיצה תרמית עם גומי.
מגביר רפלקטיביות.
תיקון סובלנות ממדים.
בשל התגובתיות הגבוהה של האלומיניום, חומרים מצופים אלקטרוניקה הם בדרך כלל תגובתיים יותר מאלומיניום עצמו. לפיכך, תהליך המרה כימי כגון טבילת אבץ, סגסוגת אבץ-ברזל או סגסוגת אבץ-ניקל נחוץ כדי להבטיח קשר טוב בין שכבת הביניים של אבץ או סגסוגת אבץ לבין מצע האלומיניום. מבני אלומיניום יצוק בלחץ הם נקבוביים; שחיקה מוגזמת עלולה להוביל לחורים, לבעבוע חומצה או לקילוף.
זרימת תהליך ריצוף:הסרת שומנים ← תחריט אלקליין ← הפעלה ← עקירת אבץ ← הפעלה ← אלקטרו (למשל ניקל, אבץ, נחושת) ← ציפוי כרום או פסיבציה ← ייבוש.
דרישות איכות:
ללא הצהבה, חורים, כתמים, בעבועים, שריטות או פגמים אחרים.
עובי ציפוי מעל 15 מיקרומטר, עם בדיקת ריסוס מלח שנמשכת 48 שעות, עומדת בתקן צבאי ברמה 9, והפרש פוטנציאלי בטווח של 130-150 mV.
חוזק הקשר חייב לעבור 60-מבחן כיפוף מעלות.
מוצרים עבור סביבות מיוחדות עשויים לדרוש התאמות.
סעיף 4: ציפוי אלומיניום
שיטות הציפוי כוללות טבילה, ריסוס, הצפה, גלגול והברשה, כאשר טבילה וריסוס הן הטכניקות העיקריות. טבילה, או ציפוי אלקטרופורטי, משתמשת בשיטות אלקטרוכימיות כדי להפקיד חלקיקי שרף אורגניים על פני השטח, ויוצרים ציפויים אורגניים שקופים או צבעוניים. בין אלה, אלקטרופורזה קתודית, שפותחה בשנות ה-70, היא שיטה מרכזית בתעשיית הציפוי, הידועה בעמידות המצוינת בפני קורוזיה, יציבות הצבע וההדבקה הטובה שלה.
זרימת תהליך ציפוי:גריסה מכנית ← הסרת שומנים ← הסרת סרט תחמוצת ← טיפול בכרומט ← התזת אבקה או נוזל ← אפייה ← בדיקה סופית ← אריזה ← אחסון.
סעיף 5: טיפול אלקטרופורטי באלומיניום
ציפוי אלקטרופורטי צבעוני הוא טכניקת טיפול משטח חדשנית המשתמשת בשיטות אלקטרוכימיות להפקדת חלקיקים קולואידיים שרף אורגניים על רכיבים, תוך יצירת שכבות אורגניות שקופות או בצבעים שונים. בהתבסס על המטען של חלקיקי שרף בצבע האלקטרופורטי, ניתן לחלק אותו לאלקטרופורזה אנודית (עם חלקיקי שרף בעלי מטען שלילי) ולאלקטרופורזה קתודית (עם חלקיקים טעונים חיובית).
לשכבת הציפוי האלקטרופורטי עמידות מצוינת בפני קורוזיה (עולה על 400 שעות בבדיקות ריסוס מלח ניטרלי), יציבות צבע חזקה והיצמדות טובה למתכת הבסיסית המאפשרת תהליכים מכניים שונים. הציפוי תוסס, וניתן להתאים את הצבעים לפי דרישות המשתמש, כולל זהב, קפה, מתכת אקדח ושחור. בהשוואה לצבעים מסורתיים, ציפויים אלקטרופורטיים מציעים ביצועי יישום טובים יותר עם השפעה סביבתית מופחתת.
תהליך אלקטרופורזה:
אלקטרופורזה:חלקיקי שרף מסיסים במים בעלי מטען חיובי והפיגמנטים הנספגים שלהם נעים לעבר הקתודה.
אלקטרודפוזיציה:חלקיקי השרף הטעונים בחיוב מגיעים אל פני השטח של חומר העבודה (קתודה) ונפרקים, ויוצרים שכבה בלתי מסיסה, אשר נאפת ליצירת סרט.
חדירת מים:הלחות נפלטה מהשכבה המופקדת; ברגע שתכולת הלחות תרד ל-5%-15%, האפייה יכולה להתחיל.
אלקטרוליזה של מים:זרם ישר מבצע אלקטרוליזה של מים, משחרר מימן וחמצן. אלקטרוליזה יכולה להפחית את החדירות, להשפיע על מראה הציפוי, להפחית הידבקות ולהגדיל את צריכת האנרגיה; לפיכך, מזעור אלקטרוליזה במים הוא חיוני.
סעיף 6: סיווג ובחירה של תנאי ציפוי
מנקודת מבט של עמידות בפני קורוזיה, התכנון של טיפול פני השטח צריך לשקול את הדברים הבאים:
מתכות יקרות (זהב, פלטינה), נירוסטה עם למעלה מ-18% כרום, סגסוגות מגנטיות וסגסוגות ניקל-נחושת בדרך כלל אינן דורשות שכבות הגנה נוספות.
חלקים העשויים מפלדת פחמן, פלדה סגסוגת נמוכה וברזל יצוק, המועדים לקורוזיה אטמוספרית, צריכים להיות בעלי ציפוי מגן.
חלקים העשויים מנחושת וסגסוגות נחושת עשויים לדרוש ניקוי חומצה בהירה, פסיבציה, ציפוי אלקטרוני או צביעה להגנה, בעוד שחלקים מדויקים העשויים מברונזה זרחנית או ברונזה בריליום עשויים שלא להזדקק לטיפול משטח.
חלקים העשויים מאלומיניום וסגסוגות אלומיניום יכולים להשתמש בטיפולי אילגון ואיטום. חלקים קטנים שאינם מתאימים לאלגון עלולים לעבור חמצון כימי. סגסוגות אלומיניום יצוק עשויות להשתמש בצבע להגנה.
חלקים העשויים מסגסוגות אבץ עשויים לעבור פוספטציה, פסיבציה, ציפוי אלקטרוני או צביעה להגנה.
