Eloksal Nedir
Eloksal, alüminyum yüzey işlem diline Almanca’dan girmiş bir terimdir. Uluslararası terminolojide “Anodik Oksidasyon” veya “Anodizasyon” olarak tanımlanır. Eloksal, alüminyum için çok özel bir yüzey kaplamadır. Eloksal işlemi yüzeyde yapay bir oksit tabakası oluşturma işlemidir ve bu işlem elektrokimyasal bir prosestir.
Metaller medeniyetin gelişmesinde önemli yer tutar. Bu gelişme süreci içerisinde alüminyumun da önemli bir yeri vardır. Kendine has özellikleri ile önceleri uçak sanayi, aydınlatma sektörü ve mutfak gereçlerinde kullanılan alüminyum, bugün metal doğrama işlerinde de kullanılmaktadır.
Günümüzde kulanım alanının çok fazla artması sebebiyle alüminyumun renklendirilmesi gereği ortaya çıkmıştır. Alüminyumun renklendirilmesi kimyasal bir olaydır. Dekorasyon ve doğrama işlerinde kullanılan alüminyumun ömrünü uzatmak ve renklendirmek için “eloksal” adını verdiğimiz işlemden geçirmemiz gerekir.
Eloksal alüminyumun eloktrolizle oksitlenmesinin baş harflerinden alınarak kısaca söylenişidir.
Aluminyum oksijen afinitesi yükek bir metal olmasından dolayı yüzeyinde dışarıdan hiçbir işlem uygulanmaksızın bir aluminyum oksit filmi oluşur. Bu film yüzeyi bir miktar sertleştirmekle birlikte çok ince olmasından dolayı hiçbir endüstriyel katkı sağlamamaktadır.
Bu nedenle aluminyum ve alaşımlarının endüstriyel uygulamalar için çeşitli yüzey işlemlerine tabi tutulmaktadır. Bu yüzey işlemlerinden biride eloksal yüzey işlemidir.
Alüminyum profiller asitli bir elektrolit içerisine anot olarak daldırılır. Anot ile katot arasına belli bir gerilim (doğru akım) tatbik edilir. Elektroliz dolayısıyla profilin yüzeyinde bir oksit tabakası oluşur. Bu tabaka cam gibi saydamdır ve alüminyumu korozyondan koruyan bu tabakadır.
Özet Bölümü
Profillere eloksal (anodikoksidasyon) öncesi yapılan işlemler
Anodik oksit tabakası saydam olduğundan profil yüzeyini gösterir. Yüzeyin mat veya parlak olması isteniyorsa anodikoksidasyon öncesi aşağıdaki işlemler yapılır:
- Parlatma (polisaj) işlemi
Profillerin yüzeyinin parlatılması için özel bezlerden imal edilen fırçalar yüzeye özel pastası ile tatbik edilerek parlatma yapılır. Eğer yüzeyde aşırı çizgi varsa parlatma fırçaları bunları temizleyemediğinden parlatma öncesinde özel sisal fırça veya bant zımpara işlemi ile çizgiler
giderildikten sonra parlatma yapılır.
- Zımparalama işlemi (keçeleme)
Zımparalama işlemi; parlatma öncesi yüzeyde olan çizgileri gidermek,değişik tip zımparalar kullanarak yüzeye özel desenli çizgiler yerleştirmek vb. işlemler için yapılır.
- Satinaj işlemi
Satinaj işlemi; mat görünümü fiziksel metot ile vermek için yüzeye özellikle çok sayıda çizgi oluşturmada kullanılır. Paslanmaz çelik telli daire fırçalar ile yapıldığı gibi Scotchbrush olarak tanınan özel daire fırçalar ile de tatbik edilebilir. (Her iki tip fırçanın makinesi ayrıdır.) Kullanılan fırçaların özelliklerine göre yüzey görünümü değişik olabilir.
- Endüstriyel eloksal
Bu yüzey görünümü için eloksal öncesi hiçbir mekanik (fiziksel) işlem yapılmaz.Profil doğrudan eloksal tesisine gelir. Sadece kostik banyosunda belirli süre tutularak temizlenir ve bir matlık temin edilir.
Elde edilen bu matlık, çoğunlukla yüzey çizgilerini yok etmede yeterlidir. Maliyeti düşük olduğundan tercih edilen yüzey renklendirme tipidir.
- Eloksal(anodikoksidasyon) işleminin yapılması
Profilleranodikoksidasyon elektrolitine daldırılıp elektrik verilmeden önce bir dizi kimyasal işlemlerden geçirilir. Bu işlemler;
- Yağ alma
- Kostikleme
- Nötralizasyon
- Anodikoksidasyon (eloksal)
- Tespit işlemi
Alüminyum parçalara gerekiyorsa polisaj yapılır. Polisaj yapılmadan da doğrudan eloksal banyosuna anot olarak daldırılabilir. Bu durumda katot olarak yanlara kurşun plakalar konur.
Akım yoğunluğu parça ve banyo bileşimine göre değişir. Polisaj yapılan parça benzinle iyice yıkanır ve talaşla kurulanır. Kurulanmış alüminyum parçalar telle % 20’lik sodyum hidroksit(kostik) içine daldırılır. Bu banyonun sıcaklığı 50-60°C’dir.
Parçalar bu banyoda 1,5–2 dakika bekletilir. Banyodan çıkarılan parçalar suyla iyice yıkanır. Kurulanmış parçalar eloksal banyosuna konur. Burada parçanın kalınlığı, yüzeyi ve banyonun içindeki sülfürik asit yüzdesine bağlı olarak 5-30 dakika bekletilir.
Parçalar banyodan çıkarılıp yüzeyin hiçbir yerinde oksit özelliğini bozmadan bol suyla
yıkanır.
Alüminyum profillerin renklendirilmesi
Alüminyumun gümüşi beyaz renginin yanı sıra çeşitli renklerde hazırlanmış profillermimari ve dekorasyon sahalarında kullanılmaktadır.
Genel olarak renklendirme birbirine alternatif olan iki metot ile yapılır:
- Boyama
- Eloksallı alüminyum için renklendirme
Boyama işlemi; ağaç, demir-çelik ve diğer malzemelere yapılan boyama gibidir. Alüminyum profillere kimyasal konversiyon(kromatlama veya kromatlama muadili kaplama) işlemi yapılır ve sonra “yaş boyama” metotlarından birisi ile istenen renklerde boyanır.
Eloksal ile alüminyumun renklendirilmesi
Alüminyumun eloksal ile renklendirilmesi en yaygın olan yöntemdir. Çünkü eloksal tabakası, bugün için bilinen tüm alüminyum koruma metotları içinde en iyi, en dayanıklı olanıdır.
Alüminyum profillerine loksal ile renklendirilmesi de tek etaplı renklendirme ve iki etaplı renklendirme olmak üzere birbirine alternatif olan iki yöntem ile yapılabilir.
- Daldırma ile boyama
- Elektrolitik renklendirme
Daldırmayla boyama
Renklendirme banyosu (boyama banyosu), çeşitli firmaların pazarladığı özel bileşimli boyanın sulu bir çözeltisidir. Bu yöntem ile boyamada, renk verici pigmentlere loksal tabakasının gözenekleri arasına emilir ve tabakanın üstünden bir miktar altına kadar tabakaya
nüfuz eder. Boya banyosundan çıkan profil yıkandıktan sonra tespit işlemi uygulanır.
Elektrolitik renklendirme
Bu yöntemde, renklendirme banyosu, bazı metal tuzlarının sulu bir çözeltisidir ve elektroliz yolu ile renklendirme yapılır. Profil banyoya konur ve profil ile elektrotlararasından alternatif akım geçirilir.
Çözelti içindeki metal iyonları harekete geçerek eloksaltabakasına nüfuz eder. Bu yöntemde, absorpsiyon yerine elektriksel güç kullanıldığından renk verici pigmentler, tabakanın en derin sınırına, profil ile eloksal tabakası ara sınırına kadar iner. Böylece, elektrolitik yöntem ile elde edilen renkler, daldırma yöntemi ile elde edilen renklere oranla fiziksel ve kimyasal etkilere karşı çok daha dayanıklıdır.
Eloksal işleminde iki temel reaksiyon vardır.
Bunlar anot ve katot reaksiyonlarıdır
Anot Reaksiyonu : Anot (Aluminyum) yüzeyinde meydana gelen oksidasyon reaksiyonudur. 2Al (metal) + 3H2O → Al2O3 (oksit kaplama) + 6H2 + 6e Bu proseste aluminyum su ile reaksiyona girerek anodik oksit kaplama oluşturur.
Katot Reaksiyonu: Katot yüzeyinde meydana gelen indirgenme reaksiyonudur. 6H + 6e → 3H2 (gaz) Hidrojen gazı katotda toplanır ve anodizasyon prosesi boyunca baloncuk şeklinde çıkar. Sonuç olarak aluminyum okside olur ve buna anodize denir ve hidrojen gazı katotda toplanır.
Eloksal işlemi anodizasyon tankında gerçekleşmektedir. Eloksal tankında, anot ve katot reaksiyonlarının gerçekleşmesini sağlayan elektrolit adı verilen kimyasal bir çözelti bulunmaktadır. Bu çözeltinin görevi akımın (DA) daha kolay akmasını sağlamaktır.
Akım uygulandığı zaman elektrolit içindeki su parçalanır ve oksijen anotta toplanır. Daha sonra bu oksijen aluminyumla birleşerek yüzeyde aluminyum oksit filmi oluşur.
Elektrolit genelde sülfirik asit ve az miktarda oxalik asit içerir. Elektrolit içindeki asit yüzeyde oluşan oksit filmi parçalamaya çalışır ve bunun sonucunda aluminyum yüzeyinde porlu bir oksit film oluşur
Eloksal Tabakasının Özellikleri Eloksal tabakasının alüminyuma tutunması, alüminyum ile bütünleşerek oluşmasından dolayı mükemmel sonuç verir.
Eloksal tabakası çok sert (Al2O3=Korundum) ve böylece aşınmaya karşı çok dayanıklı olduğundan, alüminyuma üstün özellikler kazandırır.
Tespit işlemi tamamlanmış bir eloksal tabakası çeşitli asit ve diğer kimyasallara karşı dayanıklı olduğundan, birçok ortamda alüminyumu korozyona karşı korur. Eloksal tabakasının şeffaf yapısı, alüminyumun metalik görünümünü ortaya çıkarır, ve bu özellik sayesinde alüminyum yüzeyine parlak veya mat görünüm verecek çeşitli mekanik veya kimyasal işlemler uygulanabilir.
Eloksal kaplama 2 tabaka içerir.
Bunlar; içerdeki ince ve yoğun tabaka ki buna bariyer tabaka denmektedir, ve bu tabakanın üzerinde gelişen kalın ve porlu bir yapıya sahip olan dış tabaka.
İçteki tabaka oldukça incedir ve oluşan filmin kalınlığının % 0.1- 2 si bu içteki tabakaya aittir ve bu tabakanın kalınlığı elektrolitin kompozisyonu ve çalışma koşullarına bağlıdır. Dış tabaka ise elektrolitin etkisinden dolayı porlu bir yapıya sahiptir.
Aşağıdaki şekilde tipik bir eloksal kaplama hücresinin yapısı görülmektedir.Hücre boyutu iki adet hücre duvarı kalınlığı ve por çapının toplamına eşittir
Daha önceden belirtildiği gibi oluşan oksitin yapısı elektrolit ve anodizasyon koşulları tarafından kontrol edilmektedir.
Eğer anodik oksit elektrolitte çözünmez ise, sonuçta oluşan oksit ince, porsuz ve yalıtkan bir yapıya sahip olmaktadır. Eğer anodik oksit elektrolitte çözünebilir ise oluşan yapı porlu bir yapı olmaktadır.
Oksit doğru akım etkisi altında büyürken, öte yandan çözünür ve porlar gelişir. Temel olarak porozite 4 ana parametreye bağlıdır. Bunlar elektrolitin tipi ve konsantrasyonu, elektrolit sıcaklığı ve etki boyutu, anodizasyon tankında geçen süre, akım yoğunluğudur.
Porozite kontrolü bu proseste oldukça önemli bir parametredir. Çünkü porozite miktarı incelenerek yapılan anodik oksit kaplamanın kalitesi hakkında bir fikir edinilebilir. Yüksek porozite düşük kalite ve düşük porozite yüksek kalite anlamına gelmektedir. Ayrıca yüzeyin renklendirilmesi işlemide porlarla bağlantılı bir işlemdir.
Sert Eloksal
Sert eloksal temel karakteristiği yüksek aşınma dayanımı olan anodik kaplamayı ifade etmektedir. Bu kaplama diğer anodik kaplamalara göre daha kalındır.
Bu işlemle üretilen kaplamalar özel anodizasyon koşullarında üretilmektedir. Kalınlık genellikle 25 ile 250 µm arasında olmaktadır ve eloksal kaplama işlemi süresi yaklaşık olarak 240 dakikadır.
Görüldüğü gibi sert eloksal (hard anodising) kaplamanın kalınlığı diğer eloksal kaplama çeşitleri ile karşılaştırıldığında en fazla olan eloksal kaplamadır. Eloksal aydınlatma sektöründe de kullanılmaktadır. Dekoratif aydınlatma ürünlerinde eloksal kullanılabilir
Sert eloksal işleminin temel parametreleri;
- elektrolit konsantrasyonu : 5-15 % (hacimce)
- sülfirik asit, akım yoğunluğu : 2-5 A/dm2 (Doğru akım),
- voltaj : 23-120 10 volt ve sıcaklık -5 ile 5 C arası olmalıdır.
Sert eloksal işlemi ile elde edilen kaplamanın bu denli yüksek bir aşınma direncine sahip olmasının sebebi düşük anodizasyon sıcaklığı, düşük elektrolit yüksek akım yoğunluğudur
