مكانيزم تشكيل لايه اكسيدي – آندي

   میل تركیبی شدید آلومینیوم و آلیاژهای آن با اكسیژن باعث می گردد كه در شرایط طبیعی لایه بسیار نازكی از اكسید(AL203)  بر سطح قطعات آلومینیومی تشكیل شود و به مثابه سپری محكم و فساد ناپذیر مابقی فلز را در مقابل عوامل خورنده جوی محافظت نماید. در مصارف صنعتی و تزئینی نیز با استفاده از روشهای شیمیایی و الكترولیتی لایه اكسیدی فوق را با كیفیت های متفاوت بر سطح فلز ایجاد می نمایند كه اصطلاحا به روش اجرائی آن آندایزینگ اطلاق می گردد. این عمل باعث افزایش كیفیت آلومینیوم، گسترش دامنه مصرف و مقاومت بیشتر آن در برابر خوردگی می شود. 

حمام اسیدسولفوریك که در آن یك قطعه آلومینیومی را به قطب مثبت منبع الكتریسیته (آند) وصل كنید و فلز مناسب دیگری مانند قلع را به عنوان كاتد به قطب منفی منبع الكتریسیته اتصال دهید دانسیته جریان مستقیم (DC) مورد نیاز در این پروسه حدود 1 تا 6/1 آمپر بر دسیمتر مربع می باشد كه از پتانسیلی حدود 13 تا 17 ولت ایجاد می شود. در دمای معمولی اتاق وقتی كه جریان برق برقرار می گردد اسید سولفوریك شروع به تجزیه می كند، در اثر این فعل و انفعالات در قطب منفی (كاتد) هیدروژن ایجاد می گردد و به موازات یون های اكسیژن و سولفات (آنیون ها) توسط قطب مثبت (آند) كه آلومینیوم به آن اتصال است جذب می گردند.

شارژ الكتریكی در داخل سیستم فوق باعث می گردد كه یون های مثبت آلومینیوم (كاتیون ها) به سمت كاتد هدایت شوند و در همان حال در سطح آند، كاتیون ها یا آلومینیوم با آنیون های اكسیژن تركیب شده و تشكیل اكسید آلومینیوم را می دهند. مقداری از یون های آلومینیوم نیز قادر به تركیب با اكسیژن نبوده و به صورت نامحلول در الكترولیت باقی می مانند.

پوشش اكسیدی آندی آلومینیوم از تعداد زیادی حفره های شش ضلعی ساخته شده است كه اندازه آنها در یك اینچ مربع حدود چند میلیون عدد می باشد. در وسط هر كدام از این شش ضلعی ها سوراخی وجود دارد كه اطراف و قسمت تحتانی ن توسط لایه ای اكسیدی از فلز مبنا جدا شده است. ابعاد حفره ها در الكترولیت های مختلف تفاوت دارد و بطور تقریبی به شرح زیر می باشد:

- قطر داخلی :  Ao  250 100                                               ( 1 Ao = 1x 10-10 m)

-          ضخامت دیواره اطراف حفره :  Ao  200 100

-          ارتفاع حفره یا ضخامت پوشش : 5000 تا 25000 برابر قطر داخلی حفره.

چنین حفره هایی به خصوص در محلول الكترولیت اسید سولفوریك بدین دلیل تشكیل می گردند كه در دقایق اولیه شروع پروسه آندایزینگ لایه نازكی از اكسید تشكیل می شود كه ضخامت آن با ولتاژ اعمال شده متناسب است،‌ برخی از محلول های الكترولیت (مانند اسید سولفوریك) در حین عملیات آندایزینگ پوشش اكسیدی مزبور را در خود حل می نماید.

مكانیزم این عمل بسیار پیچیده است اما به نوبه خود نوعی كشمكش را در رابطه با ایجاد و رشد اكسیدی و انحلال و خوردگی آن بطور همزمان در میلیونها نقطه یا حفره در هر اینچ بوجود می آورد كه در نهایت به نوعی تعادل ختم می گردد.

یك حوزه الكتریكی نیز در همه حفره ها وجود دارد كه باعث به وجود آمدن فواصل مساوی حفره ها نسبت به یكدیگر و نیز ابعاد یكنواخت و هم اندازه دیواره های اكسیدی اطراف آن می گردد. بدین ترتیب تمامی حفره ها دقیقا مشابه یكدیگر و به موازات هم قرار می گیرند. در طول پروسه آندایزینگ سطح قطعه آلومینیومی با لایه ای از اكسید آلومینیوم پوشیده می شود ضخامت لایه اكسیدی مزبور تقریبا معادل دو برابر صخامت آلومینیومی است كه از سطح قطعه كار برداشته می شود. تفاوت سطح آلومینیوم قبل و بعد از عملیات آندایزینگ در شكل كاملا مشخص می باشد. 

اطلاعات تکميلي