الدرس 11.6الطلاءالفصل 11 · الطلاءات وتشطيب الأسطح

الأكسدة الأنودية

التيار الكهربائي ينمّي طبقة أكسيد صلبة من الألومنيوم نفسه

تُنمّي الأكسدة الأنودية قشرة أكسيد صلبة وواقية على الألومنيوم بتمرير تيار كهربائي فيه داخل حمّام حمضي. المعدن الملوّن في غلاف الحاسوب المحمول أو المشبك المعدني أو المصباح اليدوي هو ألومنيوم مؤكسد أنوديًا. وعلى عكس الطلاء بالدهان أو بالتكسية الكهربائية، لا يُضاف شيء فوق السطح: سطح المعدن نفسه يتحول إلى طبقة تشبه السيراميك.

الصورة: Polyparadigm, Public domain, عبر Wikimedia Commons

الأكسدة الأنودية · الحوض، ثم طبقة الأكسيد بعد نموّها وتلوينها وإغلاقهاالأرقام المدوّرة تطابق الخطوات أدناه. اللوحات الثلاث السفلية تكبّر طبقة الأكسيد، وهي أرقّ بكثير مما يظهر في الرسم.

كيف تعمل

التنظيف والحفر. يُزال الشحم عن القطعة، ثم تُحفر في حمّام كاوٍ (قلوي قوي) وتُزال عنها الشوائب (تُغمس في حمض لإزالة البقايا السائبة). الحفر يعطي مظهرًا مطفيًا، والتلميع الكيميائي يعطي مظهرًا لامعًا.
تعليقها على الحامل بوصفها أنودًا. تُثبّت القطعة بإحكام على حامل من الألومنيوم أو التيتانيوم وتُنزل في الحمض، وهو عادةً حمض الكبريتيك عند حوالي 20 °C. هنا تكون القطعة هي الأنود (القطب الموجب)، وهذا عكس التكسية الكهربائية.
تشغيل التيار. مصدر طاقة بتيار مستمر، عادةً بنحو 15–20 V للأكسدة الأنودية القياسية بالكبريتيك، يدفع التيار من القطعة إلى ألواح الكاثود في الحوض.
نمو الأكسيد. يتفاعل أكسجين الماء مع سطح الألومنيوم فيتكوّن أكسيد الألومنيوم. تنمو الطبقة جزئيًا إلى داخل المعدن وجزئيًا إلى الخارج، وهي مليئة بمسام صغيرة مستقيمة، وعادةً خلال 20–60 دقيقة.
الصبغ (اختياري). تمتص المسام المفتوحة الأصباغ العضوية كالإسفنجة، فتعطي الأسود والأحمر والأزرق والذهبي وألوانًا أخرى. الأكسدة الشفافة تتخطى هذه الخطوة.
الإغلاق. الماء الساخن القريب من الغليان، أو حمّام من النيكل أو غيره من مواد الإغلاق، ينفخ الأكسيد ويسدّ المسام. هذا يثبّت الصبغة ويحسّن مقاومة التآكل كثيرًا.

تُجرى الأكسدة الصلبة في حرارة أبرد، قرابة 0 °C، وبجهد أعلى لتنمية طبقة أسمك وأصلب بكثير للقطع المعرّضة للاحتكاك. ويمكن أيضًا أكسدة التيتانيوم والمغنيسيوم أنوديًا؛ وعلى التيتانيوم يعطي الأكسيد الرقيق ألوانًا لامعة بتداخل الضوء، دون صبغة.

حقائق أساسية

المواد: سبائك الألومنيوم أساسًا، وكذلك التيتانيوم والمغنيسيوم. السبائك الغنية بالنحاس أو السيليكون تقبل الأكسدة الأنودية بدرجة أقل
القطع النموذجية: أغلفة الحواسيب والهواتف، إطارات النوافذ المبثوقة، أواني الطبخ، معدات التسلق، قطع الدراجات، قطع الطائرات
حجم القطعة: من البراغي الصغيرة إلى المقاطع المبثوقة التي يبلغ طولها عدة أمتار؛ حجم الحوض هو الحد
الدقة: طبقة رقيقة ومنتظمة: عادةً 5–25 µm للطبقات القياسية، ونحو 25–100 µm للأكسدة الصلبة؛ ويضاف نحو نصف السماكة إلى كل سطح
تشطيب السطح: تنسخ السطح الذي تحتها (مطفأ إن كان محفورًا أو مرشوشًا بالرمل، ولامعًا إن كان مصقولًا)، بمظهر ساتاني أو لامع منتظم
حجم الدفعة المناسب: من القطع المفردة إلى الإنتاج المستمر للمقاطع والمنتجات الاستهلاكية
كلفة العدّة والآلة: الحوامل رخيصة؛ أما خط أكسدة كامل بأحواضه ومقوّماته ومبرّداته ومعالجة نفاياته فتبلغ كلفته مئات الآلاف أو أكثر
السرعة: نحو 20–60 دقيقة في حوض الأكسدة، إضافةً إلى التنظيف والصبغ والإغلاق؛ والدورة كاملة تستغرق نحو 1–2 ساعة

نقاط القوة والحدود

نقاط القوة

جزء من المعدن نفسه، فلا تتقشر ولا تتساقط كما يحدث للدهان
صلبة ومقاومة للتآكل بالاحتكاك، خصوصًا الأكسدة الصلبة
رقيقة ويمكن التنبؤ بسماكتها، فتبقى التراكيب الدقيقة سليمة
ألوان كثيرة متينة، مع بقاء لمعان المعدن ظاهرًا

الحدود

تعمل فقط على الألومنيوم والتيتانيوم والمغنيسيوم وبضعة معادن أخرى
الأكسيد هش وقد يتشقق إذا انحنت القطعة
عازلة للكهرباء، فنقاط التلامس تحتاج إلى تغطية أو تشغيل آلي
بعض الألوان المصبوغة، خصوصًا الأحمر والأزرق، تبهت في ضوء الشمس القوي

أين تُستخدم

الإلكترونيات الاستهلاكيةأغلفة الحواسيب المحمولة والهواتف والأجهزة اللوحية، قطع سماعات الرأس، صناديق الحواسيب
العمارةإطارات النوافذ، الجدران الستائرية، ألواح الواجهات، الدرابزين
الطيران والدفاعقطع هياكل الطائرات، قطع المشغّلات والأغلفة المؤكسدة أنوديًا بالأكسدة الصلبة
الرياضة والأنشطة الخارجيةالمشابك المعدنية، مكوّنات الدراجات، المصابيح اليدوية، بكرات صيد السمك
المطبخأواني الطبخ المؤكسدة أنوديًا بالأكسدة الصلبة، الأدوات، قطع آلات الإسبريسو
الآلاتالأسطوانات الهوائية، المكابس، البكرات، أجسام الصمامات

كيف تتعرف عليها

معدن ملوّن أو فضّي بلمعان ساتاني عميق قليلًا، وتبقى ملامس المعدن ظاهرة من خلال اللون.
لا توجد طبقة يمكن خدشها حتى يظهر لون مختلف؛ الخدش العميق يُظهر الألومنيوم العاري اللامع.
علامات صغيرة غير ملوّنة في موضع تثبيت القطعة على الحامل، غالبًا على حافة أو داخل ثقب.
سطح يُظهر جهاز اختبار بسيط أنه لا يوصّل الكهرباء، مع أن القطعة من المعدن.