एल्युमिनियम एनोडाइजिंग डिजाइन और एप्लीकेशन गाइड

एनोडाइजिंग सीएनसी एल्यूमीनियम के लिए सबसे आम सतह उपचार विकल्पों में से एक है।यह एनोडाइज्ड भागों के बाजार हिस्से में एक बड़ा हिस्सा रखता है।यह प्रक्रिया सीएनसी मशीनिंग, कास्टिंग और प्लेट बनाने जैसी विभिन्न विनिर्माण प्रक्रियाओं द्वारा बनाए गए एल्यूमीनियम भागों के लिए बहुत उपयुक्त है।

यह लेख आपको एनोडाइजिंग के डिजाइन विचारों के लिए मार्गदर्शन करेगा।
एनोडिक ऑक्सीकरण का परिचय
एनोडिक ऑक्सीकरण इलेक्ट्रोलाइटिक प्रक्रिया के माध्यम से धातु की सतह को ऑक्साइड परत में परिवर्तित करने की प्रक्रिया है।इस प्रक्रिया के माध्यम से, भागों के स्थायित्व, पेंट आसंजन, घटक उपस्थिति और संक्षारण प्रतिरोध में सुधार के लिए इस प्राकृतिक ऑक्साइड परत की मोटाई बढ़ाई जाती है।निम्नलिखित आंकड़ा कुछ भागों को दिखाता है जिन्हें एनोडाइज़ किया गया है और फिर अलग-अलग रंगों में रंगा गया है।
आधार धातु पर एनोड परत बनाने के लिए प्रक्रिया एसिड बाथ और करंट का उपयोग करती है।संक्षेप में, यह सामग्री द्वारा गठित पतली ऑक्साइड परत पर निर्भर होने के बजाय, घटक पर एक नियंत्रित और टिकाऊ ऑक्साइड परत बनाना है।यह जंग प्रतिरोध और सतह सख्त करने के लिए उपयोग किए जाने वाले स्टील्स के धुंधलापन, फॉस्फेटिंग, निष्क्रियता और अन्य सतह उपचार के समान है।

एनोडाइजिंग का प्रकार
इस पत्र में एनोडिक ऑक्सीकरण को तीन श्रेणियों और दो श्रेणियों में बांटा गया है।तीन प्रकार इस प्रकार हैं:
टाइप I:
टाइप I और IB - क्रोमिक एसिड एनोडाइजिंग
टाइप I और IB के बजाय IC - नॉन क्रोमिक एसिड एनोडाइजिंग टाइप करें
टाइप II:
टाइप II - सल्फ्यूरिक एसिड बाथ में पारंपरिक कोटिंग
IIB टाइप करें - I और IB कोटिंग्स टाइप करने के लिए गैर क्रोमेट विकल्प

श्रेणी III:
टाइप III - हार्ड एनोडाइजिंग
प्रत्येक प्रकार के एनोडाइजेशन के विशिष्ट कारण हैं।इनमें से कुछ कारण हैं:
1. टाइप I, IB और II का उपयोग संक्षारण प्रतिरोध और एक निश्चित डिग्री पहनने के प्रतिरोध के लिए किया जाता है।थकान के लिए महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए, टाइप I और टाइप आईबी का उपयोग किया जाता है क्योंकि वे पतले कोटिंग्स होते हैं।एक उदाहरण विमान के अत्यधिक थके हुए संरचनात्मक घटक हैं।
2. जब I और IB को गैर क्रोमेट विकल्पों की आवश्यकता हो, तो IC और IIB टाइप करें।यह आमतौर पर पर्यावरण नियमों या आवश्यकताओं का परिणाम है।
3. टाइप III का उपयोग मुख्य रूप से पहनने के प्रतिरोध और पहनने के प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए किया जाता है।यह एक मोटा लेप है, इसलिए यह अन्य प्रकार के पहनने से बेहतर होगा।लेकिन कोटिंग थकान जीवन को कम कर सकती है।टाइप III एनोडाइजिंग आमतौर पर आग्नेयास्त्र भागों, गियर, वाल्व और कई अन्य अपेक्षाकृत स्लाइडिंग भागों के लिए उपयोग किया जाता है।
नंगे एल्यूमीनियम की तुलना में, सभी प्रकार के चिपकने वाले पेंट और अन्य चिपकने वाले के आसंजन में योगदान करते हैं।एनोडाइजिंग प्रक्रिया के अलावा, कुछ हिस्सों को डाई, सील या अन्य सामग्री जैसे कि सूखी फिल्म स्नेहक के साथ इलाज करने की आवश्यकता हो सकती है।यदि किसी भाग को रंगना है, तो उसे वर्ग 2 माना जाता है, जबकि बिना दाग वाला भाग वर्ग होता है।

रचना विवेचन
अब तक, आपको एनोडाइज्ड भागों को डिजाइन करते समय कुछ प्रमुख कारकों पर विचार करने के लिए प्रेरित किया गया होगा।डिजाइन की दुनिया में इन्हें आसानी से (और अक्सर) अनदेखा कर दिया जाता है।

1. आकार
पहला कारक जिस पर हमें विचार करने की आवश्यकता है वह है एनोडाइज्ड घटकों से जुड़े आयामी परिवर्तन।ड्राइंग पर, इंजीनियर या डिज़ाइनर इस परिवर्तन की भरपाई के लिए प्रसंस्करण के बाद आकार को लागू करने के लिए निर्दिष्ट कर सकते हैं, लेकिन तेजी से प्रोटोटाइप के लिए, हमारे पास शायद ही कभी चित्र होते हैं, खासकर यदि हम तेजी से मोड़ने वाली सेवा का उपयोग करते हैं जो ठोस मॉडल पर निर्भर करती है।
जब भागों को एनोडाइज़ किया जाता है, तो सतह "बढ़ेगी"।जब मैं "विकास" कहता हूं, तो मेरा मतलब है कि बाहरी व्यास बड़ा हो जाएगा और छेद छोटा हो जाएगा।ऐसा इसलिए है क्योंकि एल्युमिनियम ऑक्साइड बनने पर एनोड की परत उस हिस्से की सतह से अंदर और बाहर की ओर बढ़ती है।
यह अनुमान लगाया जा सकता है कि आकार वृद्धि एनोड परत की कुल मोटाई का लगभग 50% है।निम्न तालिका Mil-A-8625 के अनुसार विभिन्न प्रकार के कोटिंग्स की मोटाई सीमा का विवरण देती है।

ये मोटाई विशिष्ट मिश्र धातु और प्रयुक्त प्रक्रिया नियंत्रण के आधार पर भिन्न हो सकती हैं।यदि डिज़ाइनर उच्च-सटीक सुविधाओं के विकास को नियंत्रित करने से संबंधित है, तो परिरक्षण की आवश्यकता हो सकती है।कुछ मामलों में, जैसे मोटा टाइप III कोटिंग, भागों को अंतिम आकार में गोद या पॉलिश किया जा सकता है, लेकिन इससे लागत में वृद्धि होगी।
एक अन्य आयामी विचार किनारों और आंतरिक कोनों की त्रिज्या है क्योंकि तेज कोनों पर एनोडिक कोटिंग नहीं बनाई जा सकती है।यह टाइप III कोटिंग्स के लिए विशेष रूप से सच है, जहां Mil-A-8625 के अनुसार किसी दिए गए प्रकार III मोटाई के लिए निम्नलिखित कोने त्रिज्या की सिफारिश की जाती है:
पतले कोटिंग्स के लिए, 0.01-0.02 की सीमा में एज फ्रैक्चर पर्याप्त है, लेकिन इसे सत्यापित करने के लिए स्पीडअप के प्रोसेस इंजीनियर से परामर्श करना बेहतर है।

2. प्रतिरोध पहनें
एनोड परत की कठोरता में वृद्धि को देखते हुए, हम जानते हैं कि सतह की कठोरता बढ़ जाती है।नरम आधार धातु और कठोर एनोड परत के बीच परस्पर क्रिया के कारण वास्तव में निर्दिष्ट कोटिंग की कठोरता विशिष्ट नहीं है।Mil-A-8625 इन चुनौतियों का सामना करने के लिए पहनने के प्रतिरोध परीक्षण निर्दिष्ट करता है।
संदर्भ फ्रेम के रूप में, 2024 एल्यूमीनियम बेस सामग्री की कठोरता 60-70 रॉकवेल बी की सीमा में है, जिसमें टाइप III एनोडाइजिंग की कठोरता 60-70 रॉकवेल सी है। निम्नलिखित आंकड़ा मेरे सीएनसी क्लैंपिंग क्लैंप में से एक दिखाता है, जिसमें है एनोडाइज़ किया गया और लाल रंग में रंगा गया।
हालांकि उच्च कंपन वातावरण में दृढ़ लकड़ी, इंजीनियरिंग प्लास्टिक और गैर फेरिटिक धातुओं को लागू करना मुश्किल हो गया है, सतह शायद ही खराब हो गई है।

3. डाई से रंगना
जैसा कि ऊपर वर्णित है, एनोडाइज्ड फिल्म को दागदार किया जा सकता है।यह कई कारणों से किया जा सकता है, जैसे सौंदर्यशास्त्र, ऑप्टिकल सिस्टम में आवारा प्रकाश की कमी, और असेंबली में भाग विपरीत/पहचान।
जब एनोडाइजिंग की बात आती है, तो आपके आपूर्तिकर्ताओं के साथ चर्चा करने के लिए कुछ चुनौतियाँ हैं:
रंग मिलान: एनोडाइज्ड भागों के साथ वास्तविक रंग मिलान प्राप्त करना मुश्किल है, खासकर यदि वे एक ही बैच में संसाधित नहीं होते हैं।यदि एक असेंबली में एक ही रंग के कई एनोडाइज्ड हिस्से होते हैं, तो एक विशेष नियंत्रण उपकरण की आवश्यकता होती है।
लुप्त होती: यूवी या उच्च तापमान के संपर्क में आने वाली एनोडाइज्ड फिल्म फीकी पड़ सकती है।अकार्बनिक रंगों की तुलना में कार्बनिक रंग अधिक प्रभावित होते हैं, लेकिन कई रंगों को कार्बनिक रंगों की आवश्यकता होती है।
डाई प्रतिक्रियात्मकता: सभी एनोडाइजिंग प्रकार और कोटिंग्स रंगों का अच्छी तरह से उपयोग नहीं कर सकते हैं।टाइप I एनोडाइजिंग असली काला हासिल करना मुश्किल होगा क्योंकि कोटिंग बहुत पतली है।सामान्य तौर पर, हालांकि काले रंगों का उपयोग किया जाता है, फिर भी भाग ग्रे दिखाई देंगे, इसलिए विशेष उपचार के बिना रंगीन रंग व्यावहारिक नहीं हो सकते हैं।जब कोटिंग की मोटाई अधिक होती है, तो टाइप III हार्ड कोटिंग भी कुछ मिश्र धातुओं पर गहरे भूरे या काले रंग की दिखाई दे सकती है, और रंग चयन सीमित होगा।कुछ पतले प्रकार III कोटिंग्स कई रंगों को स्वीकार कर सकते हैं, लेकिन यदि सौंदर्यशास्त्र मुख्य प्रेरक शक्ति है, तो टाइप II कोटिंग्स रंग विकल्पों के लिए सबसे अच्छा विकल्प हैं।
ये व्यापक नहीं हैं, लेकिन पहली बार आवश्यक भागों को बनाते समय ये आपको एक अच्छी शुरुआत देंगे।

4. चालकता
एनोड परत एक अच्छा इन्सुलेटर है, हालांकि बेस मेटल में चालकता है।इसलिए, यदि चेसिस या घटकों को जमीन पर उतारने की आवश्यकता है, तो पारदर्शी रासायनिक रूपांतरण कोटिंग लागू करना और कुछ क्षेत्रों को कवर करना आवश्यक हो सकता है।
यह निर्धारित करने का एक सामान्य तरीका है कि क्या एल्यूमीनियम भागों को एनोडाइज़ किया गया है, सतह की चालकता का परीक्षण करने के लिए एक डिजिटल मल्टीमीटर का उपयोग करना है।यदि भागों को एनोडाइज़ नहीं किया जाता है, तो वे प्रवाहकीय हो सकते हैं और उनमें बहुत कम प्रतिरोध होता है।
5. समग्र कोटिंग
प्रदर्शन में सुधार के लिए एनोडाइज्ड भाग को एनोडाइज्ड सतह को कोट या ट्रीट करने के लिए सेकेंडरी प्रोसेसिंग के अधीन किया जा सकता है।एनोडिक कोटिंग्स के लिए कुछ सामान्य योजक हैं:
पेंट: एनोडिक कोटिंग को एक विशिष्ट रंग प्राप्त करने के लिए चित्रित किया जा सकता है जो डाई प्राप्त नहीं कर सकता है, या संक्षारण प्रतिरोध में और सुधार कर सकता है।
टेफ्लॉन संसेचन: नंगे एनोडाइजिंग के घर्षण गुणांक को कम करने के लिए टेफ्लॉन द्वारा टाइप III हार्ड कोटिंग को लगाया जा सकता है।यह मोल्ड कैविटी के साथ-साथ स्लाइडिंग / संपर्क भागों में भी किया जा सकता है।

ऐसी अन्य प्रक्रियाएं हैं जिनका उपयोग एनोड कोटिंग के प्रदर्शन को बदलने के लिए किया जा सकता है, लेकिन वे कम आम हैं और विशेष आपूर्तिकर्ताओं की आवश्यकता हो सकती है।
मुख्य सावधानियां:
1. मोटी एनोड कोटिंग घटकों के थकान जीवन को कम कर सकती है, खासकर जब वे टाइप III प्रक्रिया का उपयोग करते हैं।
2. एनोडाइज़ किए जाने वाले किसी भी भाग के ज्यामितीय परिवर्तनों पर विचार करने की आवश्यकता है।यह टाइप II और III प्रक्रियाओं के लिए महत्वपूर्ण है, लेकिन कुछ प्रकार की I प्रक्रियाओं के लिए इसकी आवश्यकता नहीं हो सकती है।
3. कई बैचों को संसाधित करते समय, रंग मिलान बहुत मुश्किल हो सकता है।विभिन्न आपूर्तिकर्ताओं के साथ सहयोग करते समय, रंग मिलान बहुत मुश्किल हो सकता है।
4. पर्याप्त जंग संरक्षण के लिए, एनोड परत के छिद्रों को सील करना आवश्यक हो सकता है।
5. जब मोटाई करीब आती है और 0.003 इंच से अधिक हो जाती है, तो टाइप III हार्ड कोट का पहनने का प्रतिरोध कम हो सकता है।
विभिन्न मिश्र अलग-अलग तरीकों से एनोडिक ऑक्सीकरण प्रक्रिया का जवाब दे सकते हैं।उदाहरण के लिए, अन्य मिश्र धातुओं की तुलना में, 2% या उससे अधिक की तांबे की सामग्री वाले मिश्र धातुओं में आमतौर पर खराब पहनने का प्रतिरोध होता है, जब तृतीय श्रेणी के कोटिंग्स के लिए सैन्य विनिर्देश परीक्षण किए जाते हैं।दूसरे शब्दों में, 2000 श्रृंखला एल्यूमीनियम और कुछ 7000 श्रृंखला एल्यूमीनियम पर टाइप III हार्ड कोटिंग 6061 हार्ड कोटिंग के रूप में पहनने के लिए प्रतिरोधी नहीं होगी।