Przykłady użycia mikroskopów cyfrowych do obserwacji i pomiarów procesu anodowania aluminium
W wyniku kontaktu z powietrzem na powierzchni aluminium w sposób naturalny powstaje cienka warstwa tlenku (ok. 2 nm). Stąd bierze się powszechne przekonanie o niepodatności aluminium na korozję. Jednak powstała warstwa jest niezwykle cienka, więc zależnie od środowiska reakcje chemiczne mogą spowodować korozję aluminium. Anodowanie aluminium jest rodzajem obróbki powierzchni powodującym sztuczne wytworzenie na powierzchni aluminium warstwy tlenku. W tej sekcji przedstawiono ogólny opis procesu anodowania aluminium oraz przykłady użycia mikroskopów cyfrowych do obserwacji i pomiarów.
- Czym jest anodowanie aluminium?
- Proces formowania i struktura anodowanego aluminium
- Kolorowe i twarde anodowanie aluminium
- Zalety i wady anodowania aluminium
- Przykłady użycia mikroskopu cyfrowego do obserwacji i pomiarów procesu anodowania aluminium
Czym jest anodowanie aluminium?
Anodowanie aluminium jest rodzajem obróbki powierzchni powodującym wytworzenie na powierzchni aluminium warstwy tlenku anodowego.
Powlekanie galwaniczne jest innym rodzajem obróbki powierzchni, ale o ile powlekanie galwaniczne powoduje tworzenie się warstwy innego metalu na powierzchni aluminium, o tyle anodowanie aluminium powoduje tworzenie się warstwy narastania na wierzchu i warstwy penetrującej pod powierzchnią aluminium.
- A: Warstwa powłoki
- B: Warstwa narastania
- C: Warstwa penetrująca
- D. Aluminium
Połowa warstwy anodowanego aluminium narasta na zewnątrz powierzchni metalu. Druga połowa wchodzi w głąb powierzchni aluminium.
Proces formowania i struktura anodowanego aluminium
Przepuszczanie prądu elektrycznego przez aluminium powoduje, że mikroskopijne wgniecenia i wypukłości na powierzchni rozpuszczają się (wnikając w powierzchnię) i jednocześnie powodując tworzenie się warstwy tlenku. W miarę upływu czasu tworzy się struktura 3D znana jako komórka.
- A: Na powietrzu
- B: W roztworze elektrolitu
- C: Pierwotna powierzchnia aluminium
- D: Warstwa barierowa
- W wyniku kontaktu z powietrzem w sposób naturalny powstaje warstwa tlenku o grubości ok. 2 nm.
- Warstwa barierowa narasta.
- Otwierają się otwory o grubości od 10 do 20 nm.
- Utlenianie i rozpuszczanie warstwy przebiega jednocześnie, powodując wydłużenie otworów.
- Warstwa narasta proporcjonalnie do czasu stosowania elektrolizy.
Kolorowe i twarde anodowanie aluminium
Zwykłe anodowane aluminium można barwić poprzez uszczelnianie farbą organiczną mikroskopijnych otworów powstałych na jego powierzchni. Kolorowo anodowane aluminium nie jest powszechnie stosowane w materiałach budowlanych, ponieważ choć zabarwienie jest dość trwałe, takie aluminium jest podatne na działanie promieni ultrafioletowych i ciepła.
Twardo anodowane aluminium pokryte grubą warstwą tlenku jest twardsze niż zwykłe anodowane aluminium. Twardo anodowane aluminium jest używane w częściach ślizgowych (wałki i rolki), częściach silników samochodowych, częściach samolotów i podobnych zastosowaniach. Powodem tego jest jego wyjątkowa twardość, odporność na zużycie, korozję i ciepło oraz właściwości izolacyjne.
| Przedmiot porównania | Normalnie anodowane aluminium | Twardo anodowane aluminium |
|---|---|---|
| Kolor | Białe lub kolorowe | Szare (na ogół nie można go barwić) |
| Twardość | Około 200 HV | 400 HV lub więcej |
| Grubość warstwy | Od 5 do 25 µm | Od 20 do 70 µm |
| Zastosowania | Materiały budowlane, artykuły gospodarstwa domowego, dekoracje | Części ślizgowe (wały i rolki), części silników samochodowych, części samolotów |
Zalety i wady anodowania aluminium
W tej części objaśniono zalety i wady anodowania aluminium.
- Zalety
-
- Odporność na korozję: zwiększona odporność na korozję.
- Właściwości izolacyjne: doskonałe właściwości izolacyjne, ponieważ warstwa tlenku nie przewodzi prądu.
- Przewodność cieplna: przewodność cieplna wynosi jedną trzecią przewodności cieplnej aluminium, które nie zostało poddane procesowi anodowania.
- Twardość: chociaż zwykłe aluminium ma twardość od 20 HV do 150 HV, aluminium anodowane uzyskuje twardość 200 HV lub wyższą.
- Barwienie: na mikroskopijne otwory na powierzchni można nakładać różne kolory.
- Wady
-
- Odporność na ciepło: powierzchnia pęka lub łuszczy się w środowiskach, których temperatura przekracza 100°C.
- Kruchość: powierzchnia nie jest elastyczna, więc będzie pękać lub łuszczyć się przy zginaniu.
Przykłady użycia mikroskopu cyfrowego do obserwacji i pomiarów procesu anodowania aluminium
Oto najnowsze przykłady użycia mikroskopu cyfrowego 4K serii VHX firmy KEYENCE do przeprowadzania obserwacji i pomiarów anodowania aluminium.
Funkcja 3D umożliwia identyfikację przyczyny usterki poprzez pokazanie, w jaki sposób powstają zarysowania.
