Lakovna - Korozní inženýr, povrchové úpravy, protikorozní ochrana

Na základě požadavků na oxidické vrstvy lze pomocí různorodých kombinací parametrů anodizace dosáhnout jak vrstev dekorativních surčitým leskem či barvou, tak vrstev sryze funkčními vlastnostmi významnými pro technické účely (např. korozní odolnost, tvrdost, odolnost proti otěru a elektroizolační vlastnosti).

Oxidická vrstva je výsledkem rovnovážného stavu mezi tvorbou a zpětným rozkladem vrstvy. Tento stav je ovlivněn typem elektrolytu, teplotou lázně, dobou anodizace aproudovou hustotou. Chemické reakce na povrchu substrátu probíhají podle Faradayova zákona.

m=(M/n.F).i.t

• m - množství vyloučené látky na 1 m², [g]
• M - molární hmotnost kovu, [g·mol^-1]
• n - mocenství kovového kationtu vlázni
• F - Faradayova konst. = 96500 C·mol^-1
• i - proud, [A]
• t - čas, [hod]

Oxidy se tvoří podle chemické rovnice [2, 5]: 2AL + 3H₂O → Al₂O₃ + 6H⁺ + 6E^-

Vzniká kompaktní vrstva oxidů hliníku. Vrstva je nazývána vrstvou duplexní askládá se ztenké mezní vrstvy a na ní navazující porézní vrstvy.

Model struktury oxidické vrstvy dle Kellera, Huntera a Robinsona.

Mezní vrstva je amorfní neporézní oxidická vrstva utvářející se během prvních sekund anodizace na hranici substrátu a porézní vrstvy. Její tloušťka roste s rostoucím napětím při anodizaci (přibližně 1 - 1,2 nm∙V^-1). Srostoucí tloušťkou se zvyšuje také elektrický odpor vrstvy, který vede kpostupnému zastavení jejího růstu. Maximální dosažitelná tloušťka mezní vrstvy se tak pohybuje kolem 1 mm.

Na mezní vrstvu navazuje čirá elektricky vodivá vrstva tvořená hexagonálními buňkami oxidů hliníku, které jsou orientovány kolmo kpovrchu substrátu, respektive rovnoběžně se siločarami procházejícího proudu.

Velikost buněk je funkcí použitého elektrolytu a napětí při anodizaci. Největších buněk lze pro konstantní hodnotu napětí a teploty dosáhnout vlázni H₃PO₄, nejmenších vH₂SO₄ [3].

Růst hexagonálních buněk s rostoucími hodnotami napětí při anodizaci v 4 % H3PO4. Elektronový mikroskop, zvětšeno 35 000x [3].

Uprostřed každé buňky se nachází pór. Tyto póry vznikají již po několika sekundách od začátku růstu vrstvy jako důsledek chemického rozkladu probíhajícího dle rovnice: AL₂O_{3 +}6H⁺ → 2Al³⁺ + 3H₂O

Velikost pórů, resp. celkový objem pórů je, podobně jako velikost buněk, funkcí použitého elektrolytu anapětí.

Růst velikost pórů (bílá barva) oxidické vrstvy s rostoucím napětím v 4 % H3PO4. Elektronový mikroskop, zvětšeno 35 000x.

Větší objem pórů je příčinou snížené korozní odolnosti, tvrdosti aotěruvzdornosti vrstvy. Naproti tomu je větší objem pórů výhodou pro následné vybarvování anodické vrstvy.

Růst vrstvy je funkcí materiálu substrátu (chemické složení, struktura), předúpravy povrchu apodmínek procesu anodizace (druh proudu, proudová hustota a složení, koncentrace ateplota lázně). Tloušťka vrstvy roste s rostoucím napětím a klesající teplotou lázně.

Grafické znázornění růstu vrstvy (H2SO4 při proudové hustotě 1,6 A∙dm-2) a přeměny substrátu s časem.
Interval „x" vymezuje oblast anodizace používané v technické praxi, bod „S" označuje průsečík oxidické vrstvy s úrovní původního povrchu.

Zgrafického znázornění je patrné, že vrstva roste jak nad rozměr, tak pod rozměr původního povrchu substrátu. Poměr rozdělení růstu nad a pod původní povrch je 1:2 udekorativní a 1:1 u tvrdé anodizace.

Vprvní fázi tloušťka vlastní vrstvy roste. Přibližně po 120 min. dochází kzastavení dalšího růstu tloušťky vrstvy, která již zůstává konstantní. Po celou dobu anodizace dochází kpronikání chemických reakcí do větší hloubky substrátu a jeho postupnému úbytku. Při velmi dlouhých anodizacích se tak vrstva může dostat relativně hluboko pod původní úroveň povrchu. Vpraxi se proto anodizuje nejčastěji do 60 min. - vzniklá vrstva plní svými vlastnostmi naše požadavky asoučasně z hlediska ekonomického jsou náklady na proces nižší (kratší čas, nižší spotřeba energie).

(≈ anodizace ≈ eloxace) je elektrolytický proces, při kterém vzniká pasivační konverzní povlak na povrchu hliníku ajeho slitinách. Proces využívá přirozené schopnosti hliníkových materiálů vytvářet na vzduchu velmi tenkou (do 0,5mm) oxidickou vrstvu na povrchu. Anodizací vytvořená oxidická vrstva dosahuje na rozdíl od té přirozené více než stonásobně větší tloušťky.