Eloksal, öncelikle alüminyum ve alaşımlarının yüzeyindeki doğal oksit tabakasını geliştiren, yüksek oranda kontrollü bir elektrokimyasal işlemdir. Bu işlem, altta yatan metal alt tabakasına entegre, dayanıklı, korozyona dayanıklı ve estetik açıdan çok yönlü bir anodik oksit tabakası oluşturur ve soyulabilen veya yontulabilen boya veya kaplamalardan daha üstündür. Bu kılavuz, ilkelerini, süreçlerini, tasarım hususlarını ve çeşitli uygulamalarını ayrıntılı olarak açıklamaktadır.
Giriş ve Temel İlkeler
Eloksal, metal yüzeylerdeki doğal oksit tabakasının kalınlığını artırmak için kullanılan bir elektrolitik pasivasyon işlemidir. Magnezyum, titanyum ve bakır dahil olmak üzere çeşitli metaller eloksal kaplanabilirken, en yaygın olarak alüminyum ve alaşımlarına uygulanır.
Temel ilke, alüminyum parçayı (anot) asidik bir elektrolit banyosuna daldırmak ve devre üzerinden doğru akım geçirmektir. Bu, alüminyum yüzeyin oksitlenmesine neden olarak, sağlam, koruyucu bir alüminyum oksit (Al₂O₃) tabakası oluşturur. Bu eloksallı tabaka sert, gözenekli ve altta yatan alüminyuma moleküler olarak bağlanır, olağanüstü dayanıklılık ve yapışma sağlar.
| Özellik | Tanım | Kullanım İçin Etkisi |
| Yüksek Sertlik | HV500 ve daha yüksek mikro sertliğe ulaşabilir. | Mükemmel aşınma ve yıpranma direnci. |
| Kimyasal Kararlılık | Birçok çevresel faktöre karşı inert ve dayanıklıdır. | Üstün korozyon direnci. |
| Mikro-gözenekli Yapı | Yüksek yoğunlukta mikroskobik gözenekler içerir. | Boyaların ve yağlayıcıların adsorpsiyonuna izin vererek renklendirmeyi ve işlevselliği artırır. |
| Elektriksel Yalıtım | Alüminyum oksit iyi bir yalıtkandır. | Elektrik ve elektronik uygulamalarda kullanışlıdır. |
| Termal Özellikler |
Yüksek erime noktası (sert eloksal için 2320K'ya kadar). |
Yüksek sıcaklıklı ortamlara uygundur. |
Eloksal İşlemi: Adım Adım Kılavuz
Eloksal işlemi, yüksek kaliteli bir yüzey elde etmek için her biri gerekli olan birkaç kritik aşamadan oluşur.
Ön İşlem
Nihai eloksal yüzeyin kalitesi, ilk yüzey hazırlığına büyük ölçüde bağlıdır.
Temizleme ve Yağ Giderme:Alkali veya asidik temizleyiciler kullanılarak yağların, greslerin ve diğer kirleticilerin uzaklaştırılması.
Aşındırma: Yüzeydeki küçük kusurları gidermek ve düzgün bir mat (saten) yüzey oluşturmak için kostik bir solüsyona (örneğin, sodyum hidroksit) daldırma.
Kimyasal Parlatma/Parlatma: Ayna gibi bir yüzey gerektiren dekoratif uygulamalar için, parçalar eloksal işleminden önce yüksek oranda yansıtıcı bir yüzey elde etmek için kimyasal bir banyoda (örneğin, fosforik-nitrik asit karışımı) işlenir.
Eloksal Elektrolitleri ve Tipleri
Belirli elektrolit ve işlem parametreleri, oluşan anodik tabakanın türünü belirler. Üç ana tür vardır:
- Tip I: Kromik Asit Eloksal (CAA): Kromik asit elektroliti kullanır. Korozyon direncinde mükemmel olan ve diğer türlerden daha az gözenekli olan daha ince, opak bir kaplama üretir. Ayrıca yüzey kusurlarını tespit etmek için de etkilidir. Ancak, altı değerlikli krom ile ilgili çevresel ve sağlık endişeleri kullanımı azaltmıştır.
- Tip II: Sülfürik Asit Eloksal (SAA): En yaygın yöntem, sülfürik asit elektroliti kullanır. Boyama için çok uygun olan ve iyi korozyon ve aşınma direnci sağlayan daha kalın, şeffaf bir kaplama üretir. Hem dekoratif hem de fonksiyonel uygulamalar için yaygın olarak kullanılır.
- Tip III: Sert Eloksal (Hardcoat): Ayrıca sülfürik asit (veya özel organik asit/sülfürik asit karışımları) içinde, ancak daha düşük sıcaklıklarda ve daha yüksek akım yoğunluklarında gerçekleştirilir. Bu işlem, koyu gri ila siyah bir görünüme sahip, son derece kalın (genellikle 25-150 μm), yoğun ve aşınmaya dayanıklı bir kaplama sağlar. Maksimum yüzey dayanıklılığı için tasarlanmıştır.
| Parametre | Tip I (Kromik) | Tip II (Sülfürik) | Tip III (Hardcoat) |
| Kaplama Kalınlığı | 1 - 8 μm | 5 - 25 μm | 25 - 150 μm |
| Görünüm | Opak, gri | Şeffaf, kolayca boyanır | Koyu gri ila siyah |
| Birincil Avantaj | Korozyon direnci, yorulma dayanımı | Mükemmel özellik dengesi, boyanabilirlik | Aşırı sertlik ve aşınma direnci |
| Tipik Uygulamalar | Havacılık yapıları, kritik bileşenler | Mimari, tüketici elektroniği, otomotiv trimleri | Askeri ekipman, hidrolik bileşenler, pistonlar, dişliler |
Renklendirme
Eloksallı tabakanın gözenekli yapısı, boyaları ve pigmentleri emmesini sağlar. Renklendirme yöntemleri şunları içerir:
Elektrolitik Renklendirme (İki Aşamalı): En hava koşullarına dayanıklı yöntem. Eloksal işleminden sonra, parça metal tuzlu bir solüsyona daldırılır ve bir AC akımı uygulanarak gözenek tabanlarına metal parçacıklar biriktirilir. Bu, mimari uygulamalar için mükemmel olan bronz, siyah ve diğer renkleri üretir.
Organik Boyama: Parçalar, gözeneklere emilen organik boya banyosuna daldırılır. Bu, çok çeşitli canlı renklere izin verir, ancak elektrolitik renklendirmeden daha az UV kararlı olabilir, bu da onu iç mekan ürünleri için daha uygun hale getirir.
Entegre Renklendirme: Alüminyumun organik asitler ve renkli bileşikler içeren bir elektrolitte eloksal kaplandığı, daha az yaygın bir tek aşamalı işlem, oksit tabakasının ayrılmaz bir parçası olan bir renk üretir.
Sızdırmazlık
Son, kritik adım, anodik tabakadaki mikroskobik gözenekleri kapatan sızdırmazlıktır. Bu, herhangi bir rengi kalıcı olarak kilitler ve kaplamanın korozyon ve leke direncini en üst düzeye çıkarır. Yaygın yöntemler şunları içerir:
Sıcak Su Sızdırmazlığı: Oksidi hidrate etmek, şişmesine ve gözenekleri kapatmasına neden olarak, kaynar suya yakın deiyonize su kullanmak.
Nikel Asetat Sızdırmazlığı: Boyalı parçalar için yaygın bir yöntem, etkili sızdırmazlık ve gelişmiş performans sunar.
Orta Sıcaklıkta Sızdırmazlık: Enerji verimliliği ve sızdırmazlık kalitesi arasında bir denge.
Soğuk Sızdırmazlık: Oda sıcaklığında nikel-florür bazlı kimya kullanılarak gerçekleştirilir, enerji tüketimini azaltır.
Eloksal İçin Temel Tasarım Hususları (DFM)
Eloksal için parça tasarlamak (Üretilebilirlik için Tasarım - DFM), yüksek kalite sağlar, maliyeti düşürür ve yaygın kusurlardan kaçınır.
Çözeltileri Yakalamaktan Kaçının: Elektrolit veya temizleme solüsyonlarının hapsolabileceği, kanamaya veya korozyona yol açabilecek kör delikler ve derin oyuklardan kaçınmak için parçaları tasarlayın. Mümkünse tahliye delikleri ekleyin.
Toleransları Yönetin: Anodik kaplama, orijinal alüminyum boyutundan hem dışa hem de içe doğru büyür. Genel bir kural, kaplama kalınlığının %50'sinin parça boyutuna eklendiği, %50'sinin ise alt tabakaya nüfuz ettiğidir. Kritik boyutların eloksal işleminden sonra işlenmesi gerekebilir veya ilk işlemede izinler verilmelidir.
Kenarları ve Köşeleri Yuvarlayın: Keskin kenarlar ve köşeler, daha yüksek akım yoğunluğu nedeniyle eloksal sırasında yanmaya eğilimlidir. Ayrıca, düzensiz bir kaplama kalınlığına neden olurlar. Cömert yarıçaplar (örneğin, >0,5 mm) önerilir.
Raf İçin Parça Geometrisini Düşünün: Parçalar, bir raf fikstürü aracılığıyla anot rayına elektriksel olarak bağlanmalıdır. Temasın yapıldığı yerde raf izleri bulunacak ve eloksal kaplanmamış olarak kalacaktır. Tasarımcılar, bunun kritik olması durumunda düşük görünürlüklü raf konumlarını belirtmelidir.
Malzeme Seçimi: Farklı alüminyum alaşımları farklı görünümlere ve özelliklere eloksal kaplanır. 1xxx (saf Al), 5xxx (Al-Mg) ve 6xxx (Al-Mg-Si) serisi alaşımlar genellikle şeffaf, parlak bir yüzeyle iyi eloksal kaplanır. 2xxx (Al-Cu) ve 7xxx (Al-Zn) alaşımları, eloksallı tabakanın sarımsı veya daha koyu görünmesine neden olabilen elementler içerir ve belirli bir kalın kaplama uygulanmadığı sürece biraz azaltılmış korozyon performansı gösterebilir.
Eloksallı Parçaların Avantajları ve Sınırlamaları
Avantajları:
Geliştirilmiş Dayanıklılık: Anodik tabaka son derece sert ve aşınmaya dayanıklıdır, boya ve diğer kaplamalardan önemli ölçüde daha iyi performans gösterir.
Üstün Korozyon Direnci: Çevresel bozulmaya karşı mükemmel koruma sağlar.
Estetik Çok Yönlülük: Alüminyumun metalik görünümünü gizlemeden, çok çeşitli kalıcı, yarı saydam veya opak renklerde üretilebilir.
Geliştirilmiş Yapışma: Gözenekli yüzey, boyalar, yapıştırıcılar ve astarlar için mükemmel bir temel sağlar.
Bakım Kolaylığı: Yüzey, sızdırmazlıktan sonra toksik olmayan, gözeneksizdir ve temizlemesi kolaydır.
Çevresel Sürdürülebilirlik: İşlem, VOC veya ağır metaller (çoğu türde) kullanmaz ve son ürün, alüminyum alt tabaka ile tamamen geri dönüştürülebilir.
Sınırlamalar:
Renk Eşleşmesi: Partiler arasında tam bir renk eşleşmesi elde etmek zor olabilir.
Boyut Kısıtlamaları: Parça boyutu, işleme tanklarının boyutlarıyla sınırlıdır.
Yorulma Dayanımı Üzerindeki Etkisi: Kırılgan oksit tabakası, özellikle daha kalın hardcoat katmanları ile temel malzemenin yorulma ömrünü azaltabilir.
Elektriksel Yalıtım: Kaplama iletken değildir, bu da elektriksel temas gerekiyorsa maskeleme veya işlem sonrası işleme gerektirebilir.
Eloksallı Alüminyum Uygulamaları
Eloksallı alüminyum, benzersiz özellik kombinasyonu nedeniyle endüstrilerde yaygındır.
Mimarlık ve İnşaat: Pencere çerçeveleri (örneğin, alüminyum kapılar ve pencereler), perde duvarlar, çatı kaplamaları ve yapısal bileşenler için kullanılır. Dayanıklılığı ve renk kararlılığı, onu uzun süreli dış mekan maruziyeti için ideal hale getirir.
Havacılık: Elverişli mukavemet-ağırlık oranı ve korozyon direnci nedeniyle hem uçak yapısal bileşenleri hem de iç trim için kullanılır.
Otomotiv ve Ulaşım: Uygulamalar, dekoratif trim ve ızgaralardan, fonksiyonel motor bileşenlerine ve jantlara kadar uzanır, estetik çekiciliğinden ve aşınma direncinden yararlanır.
Tüketici Elektroniği: Dizüstü bilgisayar kasaları, akıllı telefon gövdeleri ve dayanıklı, birinci sınıf ve estetik açıdan hoş bir yüzeyin gerekli olduğu diğer cihazlar için temeldir.
Endüstriyel ve Askeri Ekipman: Sert eloksal (Tip III), pistonlar, dişliler, valfler ve silah sistemleri gibi aşırı aşınma direnci gerektiren bileşenler için kritiktir.
Tüketim Malları: Mutfak eşyalarında (örneğin, tencere, ev aletleri), spor ekipmanlarında (örneğin, bisiklet bileşenleri - jantlar, göbekler, krank takımları vb.), el fenerlerinde ve mobilyalarda bulunur.
