Anodisointi

Alumiinin anodisointi muodostaa alumiinin pinnalle kovan ja kestävän alumiinioksidikerroksen suojaamaan kappaletta kulumiselta ja korroosiolta. Anodisoinnilla muodostuva siisti ulkonäkö on mahdollista värjätä useilla väreillä. Kiillotusprosessilla ennen anodisointia saadaan tarvittaessa pinta kiiltäväksi ja erikoisprosesseilla pystytään parantamaan entisestään kovuutta, liukuominaisuuksia tai maalin tai liiman tarttuvuutta. Alumiinin lisäksi pystytään anodisoimaan myös titaania, magnesiumia, sinkkiä ja muutamia erikoismetalleja.

Anodisoituja esimerkkiosia ja tuotteita

Alumiinin anodisointi ja alumiiniseokset

Useimmat alumiiniseokset ja materiaalit soveltuvat hyvin anodisoitavaksi. Myös kokonsa puolesta erittäin vaihtelevat kappaleet soveltuvat anodisoitavaksi, niin suuret levyt, pitkät profiilit kuin pienet koneistetut tai levyleikatut kappaleet.

Pinnoitusprosessi anodisoitavat kappaleet kiinnitetään titaani- tai alumiinitelineisiin prosessissa vaadittavan sähkövirran johtamiseksi kappaleeseen. Kappaleet esikäsitellään rasvanpoistokylvyssä, joka poistaa leikkuunesteet ja muun orgaanisen lian pinnoilta. Peittauskylvyn avulla lipeällä poistetaan pintaan luonnollisesti ilman vaikutuksesta muodostuva ohut alumiinioksidikerros.

Anodisointikylpy on useimmiten rikkihappokylpy, jossa sähkövirran avulla muodostetaan kappaleen pinnalle suojaava alumiinioksidikerros. Tämän jälkeen suoritetaan mahdollinen värjäys kappaleelle. Seuraavassa vaiheessa pinta suljetaan ja mahdollisen värin pysyvyys varmistetaan tiivistyskylvyllä. Kuivauksen jälkeen kappale on valmiina käyttöön.

Tekniset tiedot ja vertailu

Anodisoinnin yleisimmät hyödyt ja ominaisuudet ovat korroosionkesto, kulutuksenkesto (pinnan kovuus), sähköeristävyys sekä ulkonäkö. Alla olevassa taulukossa on esitelty ominaisuudet yleisimpiin anodisoinnin vaihtoehtoihin nähden.

Anodisointi suunnittelun ja valmistuksen kannalta

Kappaleiden kiinnitys prosessin aikana

Kappaleet ripustetaan tiukasti titaani- tai alumiinitelineisiin, jotta sähkönkulku kappaleeseen säilyy eristävän anodisointikerroksen kasvaessa. Kappaleita suunnitellessa on syytä huomioida, että kappaleisiin jäävät ilmakuplat estä pinnoittumista tietyillä alueilla tai toisaalta että kappale valuu tyhjäksi käsittelykylvyistä, jotka voivat aiheuttaa laatuvaihtelua. Oikealla on esitetty tyypillinen titaaniteline, johon kappale on kiinnitetty. Kiinnityskohtiin jää hyvin pienet jäljet, joissa ei ole alumiinioksidikerrosta. Erityistä huomiota vaativissa pinnoissa on syytä varmistaa kappaleen soveltuvuus pinnoittajan telineisiin.

Anodisointikerroksen paksuus ja tasaisuus

Prosessissa muodostuva alumiinioksidikerros on eriste, jonka ansiosta monimutkaisenkin kappaleen joka puolelle kasvaa käytännössä hyvin samanpaksuinen kerros. Umpirei’issä ja suljetuissa rakenteissa, jossa anodisointikylpy ei vaihdu kerros kasvaa hieman hitaammin. Sisäkäyttöön riittää yleensä 5 µm kerros luonnonvärisenä. Ulkokäyttöön 20 µm on riittävä valinta. Paksummat kerrokset voivat huonontaa korroosiosuojaa maksimipaksuuden olevan tyypillisellä kylvyllä alle 30 µm luokkaa.

Kappaleen mittamuutokset anodisoinnissa

Anodisoitavan kappaleen pinnasta poistuu esikäsittelyssä ilmassa hapettuneen ohuen alumiinioksidikerroksen lisäksi hieman alumiinia. Ero on yleensä alle 1 – 5 µm riippuen käytettävästä peittausajasta. Itse anodisointiprosessin aikana alumiinioksidi kasvaa noin puolet kappaleen pinnasta ulospäin ja puolet sisäänpäin. Käytännössä 5 µm anodisointikerroksella kappaleen koko kasvaa pari µm tai pysyy suunnilleen ennallaan ja 20 µm kerroksella pinta kasvaa 10 µm halkaisijan kasvaessa 20 µm. Käytettävällä alumiiniseoksilla on pieni vaikutus kerroksien kasvun suhteeseen sekä kasvunopeuteen.

Mittamuutosten ollessa pieniä ei kerroksen paksuutta tarvitse yleensä huomioida kierteissä tai muissa mitoituksissa, ellei vaatimuksena ole erityisen tarkkoja toleransseja.

Anodisoinnin sävy ja epätasaisuudet

Anodisointikerros tummentaa raa’an alumiinin sävyä hieman ja mikäli käytössä ei ole kiillotusprosessia niin pinnasta tulee matta. Eri alumiiniseoksilla saavutetaan hieman erisävyinen lopputulos. Sormenjäljet, pursotetun profiilin epätasaisuudet, lämpökäsittelyn aiheuttamat laikut ja epäpuhtaudet aiheuttavat näkyviä virheitä ja epätasaisuutta anodisoinnissa. Mikäli kappaleelle on asetettu korkeat ulkonäkövaatimukset, on syytä varmistaa materiaalin soveltuvuus anodisointiin. Mikäli kappale on hitsattu niin hitsaussaumat ovat usein myös erisävyisiä kuin itse kappale johtuen pienistä eroista koostumuksessa.

Värianodisointi ja saatavilla olevat värit

Anodisoitu kerros voidaan värjätä useilla väreillä. Yleisimmät värianodisoinnissa käytettävät värit ovat musta, harmaa, sininen, punainen, keltainen, vihreä, ruskea, oranssi ja violetti. Vaaleissa sävyissä erottuu alumiinin luontainen sävy. Valkoista tai erittäin vaaleita sävyjä ei ole saavutettavissa värianodisoinnissa, koska kerroksen huokosiin ei mahdu valkoisia pigmenttipartikkeleita. Pitoaika värikylvyssä vaikuttaa sävyyn, jonka lisäksi pienet muuttujat koko prosessissa saattavat aiheuttaa pieniä sävyeroja niin erien kuin yksittäisten kappaleiden välille.

Osa käytettävistä väreistä ei sovellu ulkokäyttöön tai muihin vaativiin ympäristöihin. Etenkin orgaaniset pigmentit saattavat hajota UV-säteilyn tai muun ympäristörasituksen takia, jolloin väri haalistuu varsin nopeasti. Värjäysprosessit ovat joko sähkövärjäyksellä tai kastovärjäyksellä toimivia, joista sähkövärjäys on yleensä kestävämpi vaihtoehto.

Kiiltoanodisointi

Anodisointia ennen kappale voidaan kiillottaa kiillotuskylvyssä, jolloin lopputuloksesta tulee erittäin kiiltävä. Prosessi soveltuu myös värianodisoinnin kanssa yhdessä käytettäväksi, jolloin pystytään saavuttamaan erittäin näyttävä lopputulos. Osa alumiiniseoksista soveltuu huonosti kiiltoanodisointiin ja sopivimmat seokset kannattaa varmistaa anodisointia tarjoavalta yritykseltä.

Pinnan tiivistys

Anodisointivaiheen ja mahdollisen värjäyksen jälkeen pinta yleensä tiivistetään, jotta korroosionkesto, värien pysyminen ja pinnan yhtenäisyys paranee. Mikäli anodisointia käytetään esimerkiksi maalauksen tai liimauksen kanssa niin tiivistys voidaan jättää tekemättä, jolloin tarttumapinta-ala on suurempi.

Kestävyys eri olosuhteissa ja ympäristöissä

Anodisoinnin kerrospaksuus ja alumiiniseos vaikuttaa anodisoitavan kappaleen korroosionkestävyyteen selvästi. Emäksisissä ja happamissa ympäristöissä anodisointi ei ole parhaimmillaan. Osa värianodisoinnin väreistä kestää huonosti UV-säteilyä. Kovassa kuormituksessa alumiinin pehmeys anodisointikerroksen kovuudesta huolimatta saattaa heikentää kerroksen ominaisuuksia.

Piirrosmerkinnät ja määrittely

Anodisointistandardien merkinnät vaihtelevat reilusti ja yleisesti käytetään merkintää esimerkiksi “musta anodisointi”. Standardi ISO 7599 ei määrittele merkintää paksuuden ja esikäsittelyn lisäksi, joten riittävät merkinnät on hyvä varmistaa viimeistään tilauksella. Vaatimuksien suhteen standardeista löytyy ohjeistusta ja arvoja korroosionkestolle tietyissä olosuhteissa. Mikäli tarpeena on saada tiettyä värisävyä tai kiiltoa olevia kappaleita tai kappaleilla on muita erityisvaatimuksia kannattaa olla yhteydessä valmistajiin eri mahdollisuuksista.

Esimerkkejä anodisoinnin merkinnöistä:

• Väritön anodisointi sisäkäyttöön
  • 5 µm luonnonväri
  • Anodizing natural color (ISO 7599 – AA 5 natural color)
• Kiiltoanodisointi sinisenä ulkokäyttöön
  • 20 µm kiiltoanodisoitu sininen
    • Anodizing 20 µm blue polished (ISO 7599 – AA 20 E7 blue RAL 5005)