Jak uzyskać zamierzoną barwę i grubość powłoki tlenkowej?

Powłoki tlenkowe to jedne z tzw. powłok konwersyjnych generowanych w celu poprawy własności powierzchniowych metali. Wytwarza się je zwykle w procesie elektrolizy zwanym anodowaniem. To wieloetapowy proces, który musi być bardzo dokładnie zaplanowany na podstawie rysunków technicznych i pozostałych danych. W naszym wpisie przyjrzymy się, od czego zależy barwa oraz grubość wytwarzanej powłoki tlenkowej.

Barwienie powłok jako etap w procesie anodowania

Jeśli zależy nam na uzyskaniu kolorowych powłok tlenkowych na aluminium, jednym z etapów w całym procesie jest barwienie, który następuje po samym etapie utleniania anodowego. Najprostsza metoda, którą wykorzystuje anodowanie kolorowe to kąpiel barwiąca, w której następuje absorpcja barwnika w pory powłoki. W barwieniu elektrochemicznym barwnik wchodzi do warstwy zaporowej. Boczne ściany porów absorbują barwnik. Innym sposobem nadawania koloru jest technika elektrolitycznego barwienia.

Dlaczego nie ma jednego uniwersalnego wzoru do obliczenia grubości powłoki tlenkowej?

Nie ma niestety jednego uniwersalnego wzoru na to, jak uzyskać zamierzoną grubość powłoki tlenkowej, ponieważ zależy to od wielu różnych czynników. Na regulację grubości powłoki tlenkowej pozwala odpowiedni dobór warunków elektrolizy, ale przy wyborze tych warunków bierzemy pod uwagę także inne efekty, które zamierzamy uzyskać. Na przykład przy tzw. anodowaniu normalnym warstwa anodowa w 70% wchodzi w głąb materiału, w 30% narasta na zewnątrz. W anodowaniu twardym mamy podział 50% na 50%. Na całkowitą grubość powłoki znaczący wpływ ma też stosowany kwas.

Regulacja grubości powłoki a dobór kwasu

Jesteśmy w stanie uzyskać zamierzoną grubość powłoki tlenkowej, jednak musimy brać pod uwagę wiele czynników m.in. dlatego, że warstwa tlenkowa na aluminium jest zbudowana z gęsto ułożonych, heksagonalnych komórek, wewnątrz których mogą znajdować się pory (czasem nam na nich zależy, czasem są niepotrzebne). Gdy pracujemy z kwasem borowym, uzyskujemy warstwy nieporowate, w przypadku kwasu chromowego, siarkowego, szczawiowego tworzą się pory o średnicy 10-20 nm. Porowatość będzie taka sama, ale już grubość powłoki nie. Na przykład na czystym lub niskoprocentowym aluminium w przypadku kolejnych kwasów grubość wyniesie:

• kwas chromowy 3-6 μm,
• kwas siarkowy 5-30 μm,
• kwas szczawiowy 10-60 μm.

Dlatego właśnie proces anodowania musi być dokładnie zaprojektowany, ujmując wiele parametrów.