مقاله آندایزینگ آلومینیوم

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

  مقاله آندایزینگ آلومینیوم دارای ۶۴ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله آندایزینگ آلومینیوم  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله آندایزینگ آلومینیوم،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

---

بخشی از متن مقاله آندایزینگ آلومینیوم :

آندایزینگ آلومینیوم
آلومینیم فلزی است سبک با رنگ سفید متمایل به آبی که بعد از سیلیسیوم فراوان تریس درصد از عناصر پوسته زمین را تشکیل می دهند این فلز را در صنعت با استفاده از روش الکترولیتی از بوکسیت یا آلومین هیدراته ( AL203,2H2O) بدست می آورند

. قابلیت چشم گیر آلومینیوم در هدایت جریان الکتریکی ، درخشندگی ، تورق پذیری و نیز استحکام قابل توجه برخی از آلیاژهای آن در مقایسه با فولاد ، آن در ردیف پر مصرف ترین فلزات در زمینه های صنعتی ، تزئینی و ساختمانی قرار داده است میل ترکیبی شدید آلومینیوم و آلیاژهای آن با اکسیژن باعث می گردد که در شرایط طبیعی لایه بسیار نازکی از اکسید ( AL203) بر سطح قطعات آلومینیومی تشکیل شود و به مثابه سپری محکم و فساد ناپذیر مابقی فلز را در مقابل عوامل خورنده جوی محافظت نماید .

در مصارف صنعتی و تزئینی نیز با استفاده از روشهای شیمیایی و الکترولیتی لایه اکسیدی فوق را با کیفیت های متفاوت بر سطح فلز ایجاد می نمایند که اصطلاحا به روش اجرائی آن آندایزینگ اطلاق می گردد . این عمل باعث افزایش کیفیت آلومینیوم ، گسترش دامنه مصرف و مقاومت بیشتر آن در برابر خوردگی می شود .

مفاهیم کلی آندایزینگ آلومینیوم
اندایزینگ آلومینیوم، مفاهیم و کاربردها:
به مجموعه عملیاتی که با تشکیل یک لایه نازک اکسیدی بر روی قطعات آلومینیومی باعث افزایش سختی، مقاومت در برابر خوردگی، ایجاد نمای تزئینی و تغییر برخی از خصوصیات فیزیکی آنها می گردد آندایزینگ اطلاق می شود.

مکانیزم کلی عمل بدین صورت است که جریان مستقیم برق از مایع الکترولیت مناسبی می گذرد که در آن آلومینیوم آند بوده و فلز مناسب دیگری کاتد می باشد. در این صورت بر سطح آلومینیوم لایه نازکی از اکسید ایجاد می گردد که ضخامت آن به عوامل گوناگونی بستگی دارد.

آلومینیوم در شرایط معمولی نیز اکسیدی می شود بطوری که در مجاورت هوا و بطور معمول لایه ای از اکسید به ضخامت ۰۱/۰ میکرون و به صورت غیرمتخلخل بر روی سطوح قطعات آلومینیومی تشکیل می گردد که وظیفه حفاظت از سطح فلز را در محیط برعهده دارد اما برتری و مزیت اکسید ایجاد شده در روش آندایزینگ نسبت به شرایط طبیعی مقاومت بیشتر آن در مقابل خوردگی است.

قطعات و سطوح آلومینیومی را به دلایل زیر اندایزینگ می نمایند:
الف – افزایش مقاومت در مقابل خوردگی.
پوشش اکسیدی – آندی سیل شده آلومینیوم باعث محافظت فلز در برابر عوامل خورنده جوی و نمکها می گردد.

ب – افزایش قدرت چسبندگی رنگها:
لایه اکسیدی- آندی سبب به وجود آمدن سطح فعال شیمیایی شده و زمینه و بستر مناسبی را جهت رنگ آمیزی ایجاد می نماید.
ج – به عنوان یکی از مراحل آبکاری:
تخلخل موجود در پوشش اکسیدی – آندی باعث افزایش قابلیت آبکاری قطعات آلومینیومی می شود. (بطور مثال از آندایزینگ در الکترولیت اسید فسفریک میتوان نام برد که به عنوان مرحله ماقبل آبکاری بکار می رود).

د – ایجاد نمای ظاهری مناسب جهت دکوراسیون و تزئینات:
لایه اکسیدی – آندی آلومینیوم بطور طبیعی درخشان بوده و مقاومت خوبی در مقابل خوردگی دارد. لذا میتوان از آن به عنوان سطح نهایی مورد نظر جهت تزئینات و نماسازی استفاده نمود. درخشندگی و براقیت سطح مزبور به نوع آلیاژ، روش اچ کاری و براق کاری و سایر شرایط مناسب بستگی دارد.
ه – عایق کاری:
اکسید آلومینیوم عایق می باشد و میتواند در مقابل ولتاژهایی که از چند تا چندین هزار ولت به عنوان عایق عمل کند که کیفیت و کمیت آن به نوع آلیاژ و ضخامت لایه اکسیدی بستگی دارد.

و – کاربرد در صنایع فتوگراف و لیتوگراف:
وجود حفره ها و تخلخل های بی شمار در پوشش اکسیدی – آندی باعث بالا رفتن قدرت مکانیکی صفحات لیتوگراف در نگهداری محلول های مربوط به فتوگراف و لیتوگراف می گردد.
ز – افزایش قابلیت تابش و انتشار حرارت:
لایه اکسیدی – آندی در ضخامت های بیش از ۰۳۲/۰ میلیمتر باعث افزایش قابلیت تابش و انتشار حرارت می گردد. بطور مثال ورق آندایز شده آلومینیومی پس از رنگ آمیزی با رنگ سیاه می تواند به نحو بسیار مطلوبی جهت جذب حرارت تا حدود ۲۳۰ درجه سانتیگراد مورد استفاده قرار گیرد.

ح – افزایش مقاومت سایشی:
با استفاده از مکانیزم آندایزینگ سخت بر روی قطعات آلومینیومی پوشش به ضخامت حدود ۱ تا ۴ میلیمتر ایجاد می شود که دارای سختی بالایی است و میتوان از آنها جهت ساخت یاتاقانها و قطعات دوار و یا سایر مواردی که نیاز به مقاومت سایشی دارند استفاده نمود.

تمام پوششهای اکسیدی – آندی نسبت به خود آلومینیوم سخت تر هستند اما در برخی از موارد (مانند لایه اکسیدی – آندی حاصل از آندایزینگ در حمام اسیدکرومیک) نرم بوده و جهت کاربری در شرایطی که به مقاومت سایشی نیاز دارد مناسب نمی باشد.

ط – ردیابی و کنترل درزهای سطحی:
پوشش اکسیدی – آندی حاصل از حمام اسید کرومیک میتواند به عنوان یک عامل بازرسی جهت کشف و بررسی درزهای سطحی موجود بر روی ورق یا قطعات آلومینیومی عمل نماید. بدین صورت که پس از آندایزینگ قطعات مزبور در داخل اسید فوق الذکر آنها را سریعا” با آب شسته و خشک می کنند .

اسید کرومیک باقیمانده در شکاف درزها و ترک های مویی، بیرون زده می شود و موقعیت عیوب را از نظر مکانی نشان می دهد. در بخشهای بعدی کتاب روشهای مختلف آندایزینگ آلومینیوم، خواص و ویژگی های بوجود آمده در فلز بعد از اجرای عملیات و نیز تجهیزات مورد نیاز بطور مشروح بیان خواهد گردید.

مکانیزم تشکیل لایه اکسیدی – آندی:
حمام اسیدسولفوریک به غلظت ۱۰% حجمی را در نظر گرفته و در آن یک قطعه آلومینیومی را به قطب مثبت منبع الکتریسیته (آند) وصل کنید و فلز مناسب دیگری مانند قلع را به عنوان کاتد به قطب منفی منبع الکتریسیته تصال دهید دانسیته جریان مستقیم ( DC ) مورد نیاز در این پروسه حدود ۱ تا ۶/۱ آمپر بر دسیمتر مربع می باشد که از پتانسیلی حدود۱۳ تا ۱۷ ولت ایجاد می شود. در دمای معمولی اتاق وقتی که جریان برق برقرار می گردد اسید سولفوریک شروع به تجزیه می کند، در اثر این فعل و انفعالات در قطب منفی (کاتد) هیدروژن ایجاد می گردد و به موازات یون های اکسیژن و سولفات – (آنیون ها) توسط قطب مثبت (آند) که آلومینیوم به آن اتصال است جذب می گردند.

شارژ الکتریکی در داخل سیستم فوق باعث می گردد که یون های مثبت آلومینیوم (کاتیون ها) به سمت کاتد هدایت شوند و در همان حال در سطح آند ، کاتیون ها یا آلومینیوم با آنیون های اکسیژن ترکیب شده و تشکیل اکسید آلومینیوم را می دهند. مقداری از یون های آلومینیوم نیز قادر به ترکیب با اکسیژن نبوده و به صورت نامحلول در الکترولیت باقی می مانند.

پوشش اکسیدی – آندی آلومینیوم از تعداد زیادی حفره های شش ضلعی ساخته شده است که اندازه آنها در یک اینچ مربع حدود چند میلیون عدد می باشد. در وسط هر کدام از این شش ضلعی ها سوراخی وجود دارد که اطراف و قسمت تحتانی ن توسط لایه ای اکسیدی از فلز مبنا جدا شده است. ابعاد حفره ها در الکترولیت های مختلف تفاوت دارد و بطور تقریبی به شرح زیر می باشد:
– قطر داخلی : Ao 250 – ۱۰۰ ( ۱ Ao = 1x 10-10 m)
– ضخامت دیواره اطراف حفره : Ao 200 – ۱۰۰
– ارتفاع حفره یا ضخامت پوشش : ۵۰۰۰ تا ۲۵۰۰۰ برابر قطر داخلی حفره.

چنین حفره هایی به خصوص در محلول الکترولیت اسید سولفوریک بدین دلیل تشکیل می گردند که در دقایق اولیه شروع پروسه آندایزینگ لایه نازکی از اکسید تشکیل می شود که ضخامت آن با ولتاژ اعمال شده متناسب است،‌ برخی از محلول های الکترولیت (مانند اسید سولفوریک) در حین عملیات آندایزینگ پوشش اکسیدی مزبور را در خود حل می نماید.
مکانیزم این عمل بسیار پیچیده است اما به نوبه خود نوعی کشمکش را در رابطه با ایجاد و رشد اکسیدی و انحلال و خوردگی آن بطور همزمان در میلیونها نقطه یا حفره در هر اینچ بوجود می آورد که در نهایت به نوعی تعادل ختم می گردد.

یک حوزه الکتریکی نیز در همه حفره ها وجود دارد که باعث به وجود آمدن فواصل مساوی حفره ها نسبت به یکدیگر و نیز ابعاد یکنواخت و هم اندازه دیواره های اکسیدی اطراف آن می گردد. بدین ترتیب تمامی حفره ها دقیقا” مشابه یکدیگر و به موازات هم قرار می گیرند. در طول پروسه آندایزینگ سطح قطعه آلومینیومی با لایه ای از اکسید آلومینیوم پوشیده می شود ضخامت لایه اکسیدی مزبور تقریبا” معادل دو برابر صخامت آلومینیومی است که از سطح قطعه کار برداشته می شود. تفاوت سطح آلومینیوم قبل و بعد از عملیات آندایزینگ در شکل کاملا مشخص می باشد.

ترکیب شیمیایی لایه اکسیدی حاصل از آندایزینگ:
محققین در رابطه با ترکیب شیمیای لایه اکسیدی حاصل از آندایزینگ بر روی آلومینیوم نظرات متفاوتی را ابراز داشته اند که عمده ترین آنها به صورت زیر است.
الف: عمومی ترین دیدگاه و نظریه در این رابطه عبارت است از:
الف ۱ – بنانبر اعتقاد برخی از پژوهشگران ۱۳ درصد وزن لایه اکسیدی – آندی ایجاد شده در علمیات آندایزینگ را S O3 تشکیل می دهد که با انجام عمل شستشو و آب کشی میتوان حدود ۵ درصد از این نسبت کاست. نمودار زیر رابطه بین حرارت جریان اعمال شده و درصد S O3 تولید شده در پورسه آندایزینگ با محلول الکترولیت اسید سولفوریک به غلظت ۱۶۵ گرم در لیتر را نشان می دهد.

به نظر می رسد وجود سولفات در لایه اکسیدی باعث حرکت دادن پروتون ها از سطح لایه مزبور گردیده و علاوه بر تسهیل در امر آندایزینگ سبب کاهش ولتاژ مورد نیاز عملیات نیز می شود.
الف ۲ – در پوشش اکسیدی – آندی آب بندی نشده به میزان زیادی AL2 O3 به همراه هیدرات وجود دارد که مقدار آن در برخی آزمایشهای انجام شده با شدت جریان ۲/۱ آمپر بر دسیمتر مربع برابر ۱/۸۶ درصد وزن لایه اکسیدی گزارش شده است.

الف ۳ – میزان آب موجود در پوشش اکسیدی – آندی آب بندی نشده (سیل نشده) تقریبا” ۵/۰ تا ۵/۱۲ درصد وزن کل لایه مزبور می باشد.
ب : برخی از پژوهشگران مانند Byalobzhenskii و Tomashov فرمول Al2 O3 و ۰۹H2O را به عنوان مشخصه شیمیایی لایه اکسیدی سیل نشده حاصل از آندایزینگ در محلول الکترولیت اسید سولفوریک مطرح کرده اند.

ج – نتایج زیر که از آزمایشات صورت گرفته در محلول الکترولیت اسیدسولفوریک با غلظت ۳۲ گرم در لیتر، در دای ۱۲ تا ۲۰ درجه سانتیگراد و ولتاژ ۱۲ ولت حاصل شده است نیز روایتی دیگر از ترکیب شیمیایی لایه اکسیدی – آندی را بیان می دارد.
آلومینیوم آزاد ۵۶/۴ درصد
Al (OH)3 14/27 درصد
AlOOH 3/68 درصد

در بررسی مورد فوق اولا” هیچ نشانی از اکسید آلومینیوم (Al2 O3) مشهود نیست و ثانیا” ظهور و تشکیل یون های آلومینیوم به میزان ۵۶/۴ درصد نیز غیرمنتظره و ناخوشایند به نظر می رسد.
به گفته برخی از محققین لایه اکسیدی شکل گرفته در محلول الکترولیت اسید سولفوریک دارای توازن ترکیبی مشخصی نیست و تعداد یونهای آلومینیوم نیز به موازات رشد و افزایش ضخامت لایه اکسیدی کاهش می یابد. حضور یون های آلومینیوم در لایه اکسیدی – آندی مزبور میتواند در تصحیح و توجیه برخی زمینه های تئوریکی پیچیده فیزیکی و شیمیایی منطقی و مفید به نظر آید.

د – دو تن از محققان بنامهای Baker و Brace با استفاده از تکنیک رادیو شیمیایی به کمک تراشه S35 دریافتند که در ترکیب پوشش اکسیدی حاصل از آندایزینگ در محلول الکترولیت اسیدفسفریک مقادیر S O4 نیز همزمان با آغاز پروسه تشکیل می گردد که عملیات آب کشی و شستشو جهت کاهش میزان آن بی نتیجه است. اما با رشد و افزایش ضخامت لایه اکسیدی بر روی فلز، میزان سولفات به مرور کاهش می یابد.
ه – ترکیب پوشش اکسیدی – آندی ایجاد شده بر روی آلومینیوم با استفاده از الکترولیت های دیگر نیز مشابه موارد قبل می باشد.

برخی از تحقیقات نشان می دهد که حدود ۳ درصد از وزن لای اکسیدی آندی ایجاد شده بر سطح قطعه آلومینیومی در الکترولیت اسید اگزالیک را خود اسید اگزالیک تشکیل می دهد و مابقی آن نیز Al2 O3 بی شکل و غیر متبلور و مقداری آب به صورت H2O و ۲Al2O3 می باشد.
همچنین حدود ۴/۰ تا ۷/۰ درصد وزن لایه اکسیدی – آندی حاصل از پروسه آندایزینگ در الکترولیت اسید کرومیک نیز مربوط به خود اسید کرومیک می باشد و در ترکیب لایه اکسیدی مزبور که Al2 O3 بدون آب است جای می گیرد.

ضخامت لایه اکسیدی – آندی:
ضخامت لایه اکسیدی – آندی ایجاد شده بر روی آلومینیوم به مدت زمان حضور قطعه در داخل حمام بستگی دارد مشروط بر اینکه تمام شرایط انجام کار استاندارد باشد. در این صورت برای به دست آوردن ضخامتی معادل ۵ میکرون با دانسیته جریان ۶/۱ آمپر بر دسیمتر مربع حدود ۱۰ دقیقه و برای ضخامتی برابر ۱۰ میکرون حدود ۲۰ دقیقه زمان مورد نیاز است.

به عبارت دیگر هر چه ضخامت بیشتری مدنظر باشد زمان بیشتری مورد نظر می باشد، اما در برخی موارد حتی با افزایش زمان عملیات ممکن است هیچ نوع افزایش صخامتی ایجاد نشود. شکل زیر نشان دهنده ضخامت لایه اکسیدی حاصل از آندایزینگ برخی از آلیاژهای مختلف الومینیوم نسبت به زمان می باشد. (محلول الکترولیت اسیدسولفوریک با غلظت ۱۶۵ گرم در لیتر و دانسیته جریان نیز ۲/۱ آمپر بر – دسی متر مربع است).

دلیل محدودیت در ایجاد ضخامت دلخواه و بالا در لایه پوشش اکسیدی هنوز مشخص و قطعی نیست اما میتوان آن را ناشی از تعادل بین دو عامل زیر دانست:
الف- قابلیت جریان الکتریکی در انتقال یون های آلومینیوم از لایه ها به منظور ایجاد و تشکیل اکسید تازه.
ب – قابلیت حل آلومینیوم توسط محلول الکترولیت (اسیدسولفوریک)..

از جمله دلایل دیگر محدودیت ضامت لایه اکسیدی قال تشکیل می تواند گرمای ایجاد شده در پروسه آندایزینگ باشد زیرا اگر جریانی معادل ۶/۱ آمپر و ولتاژ ۱۶ ولت را جهت هر دسیمتر مربع از سطح آندالیز شده مناسب بدانیم در آن صورت به ازای جریان فوق گرمایی معادل ۲۴۰ وات ایجاد خواهد شد.

از سوی دیگر، تشکیل اکسید آلومینیوم نیز گرمازا بوده و به ازای هر گرم از اکسید تشکیل دشه ۴۰۰ کیلوکالری گرما آزاد میگردد. هر چند که این گرما می تواند با استفاده از هم زن و یا جریان باد از داخل حمام خارج شود . اما به نوبه خود مانع از رشد و افزایش صخامت لایه اکسیدی – آندی می شود. هچنین در پروسه آندایزینگ سخت، با اعمال دانسیته جریان ۵/۲ آمپر بر دسیمتر مربع در صفر درجه سانتیگراد زمانی که اکسیژن در آندها ظاهر می شود به صورت پلاریزاسیون عمل کرده و مقاومت را در لایه آندی افزایش می دهد.

این عمل نیز باعث محدودیت در رشد لایه اکسیدی می گردد. در تقابل با این پدیده اگر ولتاژ افزایش یابد به نحوی که بتواند مقاومت مزبور را در هم شکند سوختگی فلز پیش خواهد آمد که مشکل آفرین می باشد.

اهمیت مواد در آندایزینگ :
نتایج حاصل از آندایزینگ در آلیاژهای مختلف آلومینیوم یکسان نیست و هر آلیاژی پس از انجام عمل آندایزینگ کییت ویژه ای خواهد داشت. دسته ای از آلیاژهای بهترین قابلیت را در رابطه با براق کاری و انعکاس نور دارا می باشند در حالی که دسته ای دیگر به عکس هیچگونه قابلیتی را برای براق کاری ندارند و جهت سخت کاری و یا اهداف دیگر مناسب می باشند.

جداول بعد استانداردهای بین المللی آلیاژهای مختلف آلومینیوم را در مقام تطبق قرار داده و سپس قابلیت هر کدام از آنها را جهت آندایزینگ (با هداف مختلف از قبیل براق کاری، ایجاد سختی و رنگ آمیزی) به صورت امتیاز بیان می دارد به صورتی که امتیاز ۵ عالی ترین و بهترین نتیجه و امتیاز ۱ پایین ترین قابلیت و نتیجه را در آندایزینگ پذیری آلیاژ مربوطه نشن مید هد. مابقی امتیازات (۴، ۳ و ۲) به ترتیب مبین کیفیت بسیار خوب ، خوب و متوسط می باشد.
نکات زیر در رابطه با آلیاژهای ریختگی سری LM قابل ذکر می باشد:
الف – هیچکدام از آلیاژهای فوق قابلیت خوبی را جهت براق شدن ندارند.

ب – به منظور آندایزینگ هر کدام از آلیاژهای فوق می بایست تکنیک و روشهای خاصی را از نظر غلظت الکترولیت، ولتاژ و غیره در نظر گرفت.
بطور مثال، جهت آندایز کردن آلیاژهایی که دارای درصد زیادی از سیلیس می باشند می بایست ولتاژ باایی را به آنها اعمال نمود( تا ۲۴ ولت) و آلیاژهای شامل مس بهتر است که در محلول الکترولیت اسید سولفوریک با غلظت ۷ N – ۴ N آندایز شوند.
ج – رنگ ایجاد شده بر روی قطعات آندایز شده آلیاژهای فوق تحت تاثیر درصد عناصر تشکیل دهنده آلیاژ بوده و معمولا” تیره می باشند.

۶ مراحل اجرایی آندایزینگ آلومینیوم :
هدف از آندایزینگ آماده سازی سطوح خارجی قطعات آلومینیومی برای کاربردهای مختلف و گوناگون مانند سخت کاری، مصارف ساختمانی، تزئینی و درخشندگی می باشد. جهت دستیابی به کییت مورد نیاز لازم است که تمامی مراحل عملیاتی آندایزینگ به ترتیب و به صورت دقیق انجام پذیرد.
مراحل اجرایی آندایزینگ
تجهیزات مورد نیاز در عملیات آندایزینگ

دستیابی به کیفیت عالی در آندایزینگ قطعات آلومینیومی به عوامل مختلفی همچون کامل بودن تجهیزات و استفاده صحیح و درست آن‏ ، بالانس بودن ظرفیت مراحل مختلف پروسه عملیاتی و مهمتر از همه مدیریت ذیصلاح و آگاه نسبت به دانش و تکنولوژی آندایزینگ بستگی دارد. در این میان تجهیزاتی که جهت آندایزینگ مورد استفاده قرار می گیرد حائز بیشترین اهمیت می باشند که عمدتا” عبارتند از:

تانک آندایزینگ :
مهمترین موردی که در جریان عملیات آندایزینگ باید مد نظر قرار گیرد تانک و تجهیزات جانبی آن است که عملیات آندایزینگ در داخل آن انجام می شود. بدنه تانک می بایست در مقابل خوردگی اسیدسولفوریک مقاوم باشد. روشهای مختلفی برای نیل به این منظور وجود دارد که انتخاب هر کدام از آنها به قیمت ، نوع مواد و قابلیت مقاومت آن در مقابل خوردگی بستگی دارد. مانند پوشش سرب ، لاستیک سخت ، انواع پلاستیکها ، آجرهای ضد اسید ، در رابطه با روشهای فوق بطور مختصر توضیحاتی ارائه می گردد:

الف – پوشش سربی :
سالیان زیادی از سرب به عنوان یک لایه محافظ در تانکهای کوچک و متوسط آندایزینگ استفاده می شد که از مزایای آن سهولت و سرعت در نصب و تعمیر آن بود اما در حال حاضر این روش جهت پوشش دادن به بدنه تانک کاربرد کمتری دارد

.
علاوه بر این در برخی از کارگاهها لایه سربی فوق به عنوان کاتد مورد استفاده قرار می گیرد که مشکلاتی را نیز به وجود می آورد. بطور مثال گاهی در هنگام در آوردن و یا جای گذاردن قطعات کار به علت بی دقتی اپراتور اتصال کوتاهی بین کار و بدنه تانک ایجاد می شود که باعث خرابی قطعه کار و صدمه زدن به پوشش سربی تانک اسیدسولفوریک در معرض خوردگی قرار می گیرد که هزینه زیادی را جهت تعمیر به دنبال خواهد داشت

. از مشکلات دیگری که ضمن استفاده از لایه سربی به عنوان کاتد به وجود می آید قدرت پرتاب ناهماهنگ در جریان داخل تانک می باشد که باعث ایجاد ضخامت های نامتناسب پوشش در قسمت های مختلف قطعه کار می گردد.
ب – پوشش لاستیکی:
در برخی از صنایع استفاده از پوشش لاستیکی در بدنه تانکها با توجه به هزینه مناسب و ویژگیهای خاص آن رواج دارد. مهمترین خصوصیتی که مواد لاستیکی باید دارا باشند تا به عنوان پوشش مورد استفاده قرار گیرند عبارتند از:
– مقاومت در مقابل خوردگی اسید در غلظت های نرمال و معمولی.

– مقاومت در مقابل حرارتی ناشی از عملیات ، به خصوص هنگامی که مایع الکترولیت جدید در حال ساخت می باشد، زیرا در چنین حالتی حرارت معمولا” به ۵۰ تا ۶۰ درجه سانتیگراد می رسد.
– مقاومت مکانیکی در مقابل ضربه های ناشی از برخورد قطعه با بدنه تانک.

– مقاومت در مقابل سایش به خصوص هنگامی که قطعات را در داخل حمام قرار می دهند یا از آن خارج می کنند‌، زیرا در چنین حالتی احتمال تماس قطعه با بدنه تانک وجود دارد.
بطور معمول ضخامت پوشش لاستیکی در سطوح جانبی تانک حداقل ۵/۱ میلیمتر و در لبه ها و گوشه ها حدود ۳ میلیمتر توصیه شده است تا در برابر ضربه های مکانیکی ، تنش های حرارتی و فعل و انفعال حرارتی مقاومت نماید.

ج – آجرهای مقاوم در مقابل اسید:
برخی از حمامهای بزرگ آندایزینگ و همچنین کف سالن های عملیاتی را با آجرهای ضد اسید می پوشانند. با توجه به مقرون به صرفه بودن آن از نظر اقتصادی و مقاومت آجرها در مقابل خوردگی اسید ، در مواقعی که نصب تانک آندایزینگ در داخل زمین الزامی است استفاده از آجرهای ضد اسید بهترین و مطلوبترین روش می باشد. سیمانی که جهت اتصال آجرهای مزبور بکار می رود نیز می بایست در مقابل اسید مقاومت باشد.
د – پوشش پلاستیک (PVC ) :
استفاده از مواد PVC به عنوان پوشش داخلی تانک کاربرد وسیعی پیدا کرده است و از لحاظ قیمت و کارآیی نیز با دیگر مواد پوششی قابل رقابت می باشد.
کاتد:
برخی از عناصر و فلزات می توانند به عنوان کاتد در داخل تانک آندایزینگ قرار گیرند که عمده ترین آنها سرب ،‌ آلومینیوم و گرافیت است.

الف – ورق آلومینیوم معمولی ترین فلز در ساخت کاتد می باشد که توسط پیچ و مهره و یا هر وسیله دیگری به میله حامل جریان منفی (کاتد) وصل می شود وقتی که جریان الکتریسیته برقرار می گردد ورق آلومینیومی یا کاتد در مقابل خوردگی محافظت خواهد شد و در حالتی که جریان برقرار نیست ورق فوق الذکر در داخل محلول الکترولیت به مرور حل می شود ولی مقدار آن بسیار کم و جزیی است و به شرایط محلول داخل تانک بستگی دارد.

در صورتی که از اسید سولفوریک با غلظتی کمتر از ۲۵۰ گرم در لیتر به عنوان محلول الکترولیت استفاده شود و حرارت حمام نیز کمتر از ۲۵ درجه سانتیگراد باشد ورق اکسترود شده آلومینیومی به ضخامت ۳ میلیمتر سالیان دراز می تواند بعنوان کاتد مورد استفاده قرار گیرد و راندمان خوبی را نیز به همراه داشته باشد.

ب – گرافیت از دیگر موادی است که میتوان از آن به عنوان کاتد استفاده نمود. ورق گرافیت قابلیت انتقال مقدار زیادی از جریان را دارا می باشد اما حمل و نقل و جابجایی آن مشکل بوده و جهت نصب نیز نیاز به دقت زیادی دارد.

توجه به این نکته الزامی است که میله های حامل جریان منفی که از یک سو به صفحات کاتدی و از سوی دیگر به قطب منفی منبع تغذیه متصل اند می بایست حتما” از جنس آلومینیوم انتخاب گردند زیرا در صورتی که از مس به عنوان میله های انتقال جریان استفاده شود بطور قطع باعث ایجاد اشکالاتی در محل اتصالات شده و خوردگی الکترولیتی را بر روی آلومینیوم ایجاد خواهد نمود.

علاوه بر آن خورده شدن مس در جو اسیدی و تشکیل نمک مس در محلول الکترولیت باعث خرابی کار نیز می گردد. (در صورتی که بنابه دلایلی استفاده از میله مسی الزامی باشد می یابد روی آن را با رنگ یا مواد ضد اسیدی پوشاند تا مانع خوردگی و یا ترکیب آن با محلول الکترولیت گردد)

تلاطم در محلول الکترولیت :
جهت یکنواخت نگهداشتن دمای تمام نقاط داخل حمام می توان از لوله های باد، هم زن و حرکات نوسانی استفاده نمود. اما عمومی ترین روش استفاده از لوله های باد است که نازل های آن با دهانه ای به قطر حدود ۳ میلیمتر و به فواصل ۱۰۰ تا ۱۵۰ میلمتر نسبت به یکدیگر در ته تانک آندایزینگ نصب می شوند. هوای فشرده و تنظیم شده با استفاده از لوله یافته و از دهانه آنها خارج می شود.

استاندارد خاصی جهت مشخص نمودن میزان فشار هوای خارج شده از نازلها وجود ندارد و هر واحد تاسیسات آندایزینگ می بایست بر اساس شرایط کاری و با استفاده از روش سعی و خطا نسبت به یافتن حالت بهینه اقدام نماید به گونه ای که کمترین تغییر ممکن در شدت جریان قابل اعمال در پروسه آندایزینگ ایجاد شود.
نتایج آزمایش صورت گرفته در حرارت ۲۱ درجه سانتیگراد و ولتاژ ۱۸ ولت نشان می دهد که متناسب با شدت تلاطم ایجاد شده توسط فشار هوا در محلول الکترولیت دانسیته جریان مورد نیاز جهت انجام عملیات آندایزینگ کاهش می یابد.

نتایج فوق مبین این واقعیت است که تلاطم و به هم خوردن محلول در جریان عملیات آندایزینگ نقش به سزائی دارد. جریان هوای دمیده شده به نازل های ته تانک آندایزینگ می بایست تا حدی افزایش یابد که شدت جریان ثابت مانده و هیچگونه کاهشی در آن مشاهده نشود. از سوی دیگر تلاطم و به هم خوردن محلول الکترولیت بر میزان ولتاژ ، ضخامت لایه اکسیدی و انحلال مجدد لایه مزبور در داخل حمام آندایزینگ در حین عملیات موثر می باشد.

این رفتار نشان می دهد که از آزمایشات مختلف استنتاج گردیده است دانسیته جریان در طول مدت انجام این آزمایش ثابت و برابر ۵/۱ آمپر بر دسیمتر مربع در نظر گرفته شده است.

به نظر می رسد که نوعی تمایل ذاتی و درونی در محلول الکترولیت وجود دارد که در طول عملیات آندایزینگ ، درجه حرارت آن افزایش می یابد. این امر ناشی از عبور جریان الکتریسیته و همچنین گرمای ایجاد شده به میزان تقریبی ۴۰۰ کیلو کالری به ازای هر گرم از لایه اکسیدی تشکیل شده بر سطح فلز می باشد.

دمای مزبور بر روی ضخامت ، سختی و نرمی لایه اکسیدی و همچنین ایجاد حفره های ریز روی آن تاثیر می گذارد. به همین جهت منطقی است که دمای حمام آندایزینگ ثابت نگهداشته شود. یکی از روش های مورد استفاده در این رابطه گردش آب خنک سیر کوله شده در جداره تانک می باشد که دمای آن با استفاده از ترمومتر کنترل می شود . برخی از کارخانجات محلول الکترولیت را پمپاژ نموده و بعد از خنک کردن توسط مبدل حرارتی خارجی ، آن را به تانک باز می گردانند در این حالت فرمان پمپاژ می تواند با استفاده از یک ترموستات عملی گردد.

کنترل شدت جریان :
جهت آندایزینگ آلومینیوم در حمام اسید سولفوریک به جریان مستقیمی معادل ۱۲ تا ۲۴ ولت نیاز می باشد که میزان دقیق آن به نوع آلیاژ و ضخامت مورد نظر لایه اکسیدی بستگی دارد. در برخی از موارد با در نظر گرفتن جنس آلومینیوم و نوع آندایزینگ (سخت یا رنگی) به ولتاژی معادل ۲۰ تا ۲۴ ولت و برای آلیاژهای سخت به ۷۵ تا ۱۲۰ ولت نیاز می باشد.

به دلیل اهمیتی که شدت جریان عملیات بر کیفیت لایه اکسیدی ایجاد شده دارد می بایست به صورت دستی یا مکانیزه نسبت به کنترل و تثبیت شدت جریان اقدام نمود. سیستمهای مختلفی در این رابطه وجود دارند که بر اساس مکانیزم ثبوت ولتاژ و یا ثبوت جریان عمل نموده و کنترل جریان و ثبوت آن را محقق می سازند.

قلابها :
تمامی قطعات جهت آندایز شدن می بایست به طریقی به میله جریان مثبت (آند) وصل شوند. بنابراین قلابها نقش موثری را در این رابطه عهده دار می باشند. انتخاب و ساخت قلاب مناسبی که بتواند از سویی قطعه کار را محکم نگهداشته و اتصال این خود و تسمه حامل جریان را به نحو مطلوب و محکمی برقرار نماید و از سوی دیگر جریان و ولتاژ مورد نیاز را از خود عبور دهد. بیشتر به یک هنر می ماند که از تجربه زیاد و مدنظر قرار دادن مبانی علمی ناشی می گردد.

آلومینیوم و آلیاژهای آن در ساخت قلابها و بست ها معمولا” بیشترین کاربرد را دارند (هر چند که فلز تیتانیوم نیز اخیرا” در این زمینه مطرح گردیده است) دلیل آن نیز شاید قابلیت انعطاف قلابهای آلومینیومی باشد که با انجام تغییراتی بر روی هر قلاب می توان آنها را جهت اتصال قطعات با ابعاد متفاوت مورد استفاده قرار داد.

برای قطعات کوچک می توان قلابها را به صورت چنگه هایی درست کرد و بر روی هر کدام از آنها چندین قطعه را آویزان نمود در صورتی که نتوان قطعات را به علت کوچکی بیش از حد روی قلابها آویزان کرد استفاده از گردونه مخصوص الزامی است. در هر صورت موارد زیر در انتخاب و ساخت قلابها و همچنین کاربری آن می باید مدنظر قرار گیرد.
الف – ترکیب آلیاژهای آلومینیوم مورد استفاده جهت ساخت قلابها نباید دارای بیش از ۵% مس و ۷% سیلیسیوم باشد.
ب – ابعاد قلابها باید طوری انتخاب گردد که بطور کامل بتواند جریان مناسب را به هر کدام از قطعات برساند.
ج – جنس قلابها باید به گونه ای باشد که در مقابل فشار مکانیکی ، خوردگی و گرما مقاومت کافی را دارا باشد.

د – قلابهای چنگه ای که چندین قطعه بر روی آن نصب می شوند می بایست طوری طراحی گردند که هر کدام از قطعات به نحو مستحکمی بر روی آن قرار گرفته و به مقدار کافی مایع الکترولیت و جریان هوا در بین فواصل قطعات جریان داشته باشد و نیز بتواند جریان برق را به طور مساوی به همه قطعات برساند.
ه – اگر از آلومینیوم و آلیاژهای آن در ساخت قلابها استفاده شود معمولا” همراه با قطعات متصل به آن آندایز شده و قشری از اکسید بر روی آن می نشیند.

این اکسید عایق الکتریکی بوده و جریان را از خود عبور نمی دهد. بنابراین جهت هدایت بهتر جریان الکتریسیته می بایست لایه اکسیدی فوق را (به خصوص در بخشهایی از محل اتصال به تسمه حامل جریان یا به قطعه کار است) از بین برد بدین منظور کافی است که قلاب های اکسید شده را در یکی از ترکیبات زیر غوطه ور نمود.
سود سوز آور ۵% وزنی
ب بقیه حجم تانک
درجه حرارت ۳۸ – ۶۵ درجه سانتیگراد
۱- ی :
اسید سولفوریک ۳۷ گرم در لیتر
اسید فسفریک ۳۷ گرم در لیتر
آب بقیه حجم تانک
درجه حرارت ۸۸ – ۱۷۶ درجه سانتیگراد