Ανοδίωση Αλουμινίου

Το αλουμίνιο που προορίζεται για αρχιτεκτονικές εφαρμογές υφίσταται επιφανειακές επεξεργασίες προκειμένου, αφ’ ενός μεν να βελτιωθεί η αντιδιαβρωτική συμπεριφορά του, αφ’ ετέρου δε να επιτευχθεί η επιθυμητή εμφάνιση και ο χρωματισμός για την εξυπηρέτηση των διακοσμητικών απαιτήσεων των αρχιτεκτονικών εφαρμογών και κατασκευών. Οι μέθοδοι που έχουν επικρατήσει και συνήθως χρησιμοποιούνται για την επιφανειακή επεξεργασία του αλουμινίου που προορίζεται για αρχιτεκτονικές εφαρμογές είναι η ανοδίωση και η ηλεκτροστατική βαφή.

Με την ανοδίωση, μετασχηματίζεται η επιφάνεια του αλουμινίου και δημιουργείται, τεχνητά, ένα στρώμα οξειδίου (σκουριά). Επειδή η διαδικασία γίνεται σε απόλυτα ελεγχόμενες συνθήκες, αυτό το στρώμα οξειδίου είναι πάρα πολύ συνεκτικό και σκληρό. Το στρώμα αυτό, επειδή είναι ήδη οξείδιο (σκουριά), όταν εκτίθεται στην ατμόσφαιρα δεν διαβρώνεται και έτσι προστατεύει το μέταλλο. Το ανοδικό επίστρωμα είναι διαφανές και η δομή του φέρει πόρους και επιτρέπει την ενσωμάτωση χρωστικών υλών για την επίτευξη του χρωματισμού.

 

Μερικά από τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά της ανοδίωσης είναι:

• Το στρώμα ανοδίωσης δημιουργείται από το ίδιο το μέταλλο, είναι πλήρως ενσωματωμένο σ’ αυτό και έτσι δεν υπάρχουν προβλήματα πρόσφυσης.
• Η αντιδιαβρωτική συμπεριφορά της ανοδίωσης είναι πάρα πολύ καλή, εφ όσον τηρηθούν όλοι οι κανόνες παραγωγικής διαδικασίας, εφαρμογής και χρήσης.
• Τα ανοδιωμένα προϊόντα αλουμινίου έχουν μεταλλική εμφάνιση.
• Υπάρχει περιορισμός χρωμάτων.

Η ανοδίωση, ως επιφανειακή επεξεργασία του αλουμινίου, εφαρμόζεται πάνω από 60 χρόνια. Στο διάστημα αυτό είχαμε την ευκαιρία να δούμε τα προβλήματα που εμφανίζονταν στην πράξη και με τις κατάλληλες τεχνικές να εξαλειφθούν. Σήμερα, μετά από 60 χρόνια, θεωρείται ότι κατέχουμε πλήρως την τεχνολογία της ανοδίωσης και γνωρίζουμε την συμπεριφορά της στο χρόνο.

 

Μια λεπτομέρεια που πρέπει να λαμβάνεται υπόψη στο σχεδιασμό των προφίλ αλουμινίου που πρόκειται να υποστούν ανοδίωση, είναι η επίδραση στις τελικές διαστάσεις. Το ανοδικό επίστρωμα (ανοδίωση), που το πάχος του κυμαίνεται από 10-25 μικρά, εισχωρεί στο μέταλλο ενώ το επίστρωμα της ηλεκτροστατικής βαφής, που το πάχος του είναι μεγαλύτερο από 60 μικρά και σε μερικές περιπτώσεις μπορεί να φθάσει και πάνω από 120 μικρά.

Ο αλουμινοκατασκευαστής πρέπει να γνωρίζει και να εκθέτει τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά κάθε μεθόδου στον πελάτη, ο οποίος έχει και την τελική ευθύνη της επιλογής. Προκειμένου ο πελάτης να καθοδηγηθεί σωστά, θα πρέπει, επίσης, να έχουμε υπόψη τα εξής:

• Οι δύο μέθοδοι, ανοδίωση ή βαφή, συνιστούνται ανεπιφύλακτα για την επιφανειακή επεξεργασία του αλουμινίου που προορίζεται για αρχιτεκτονικές εφαρμογές.
• Οι αλουμινοκατασκευαστές, που έχουν την ευθύνη απέναντι στους πελάτες τους για την παράδοση σωστών προϊόντων, θα πρέπει να προσπαθούν να χρησιμοποιούν προϊόντα που έχουν υποστεί επεξεργασία σε μονάδες ανοδίωσης με πιστοποίηση κατά Qualanod, ή μονάδες βαφής με πιστοποίηση κατά Qualicoat.
• Η συναρμολόγηση και ο χειρισμός των ανοδιωμένων ή βαμμένων προφίλ αλουμινίου, θα πρέπει να γίνεται με τους γνωστούς σε όλους αλλά σε λίγες περιπτώσεις εφαρμοζόμενους κανόνες. Για παράδειγμα, κατά την συναρμολόγηση ή την τοποθέτηση, πρέπει να χρησιμοποιούνται πάντα ανοξείδωτες βίδες.
• Το αλουμίνιο, ως υλικό, έχει πάρα πολλά πλεονεκτήματα αλλά οπωσδήποτε παρουσιάζει και μειονεκτήματα. Έχει αποδειχθεί όμως ότι, τουλάχιστον για την Ελλάδα και τις άλλες Μεσογειακές χώρες, το αλουμίνιο είναι το πλέον κατάλληλο υλικό για αρχιτεκτονικές εφαρμογές. Η αναφορά σε μερίδια αγοράς που κατέχουν άλλα υλικά σε άλλες χώρες, ιδιαίτερα της Κεντρική Ευρώπης, οδηγεί σε λάθος συμπεράσματα και εγκυμονεί κινδύνους για τους Έλληνες καταναλωτές. Τυχόν προβλήματα που εμφανίζονται σε κατασκευές αλουμινίου, μετά από έρευνα και από την καθημερινά αποκτούμενη εμπειρία, βρίσκουν πάντα τη λύση τους και αντιμετωπίζονται αποτελεσματικά.

Η τεχνολογία της ανοδίωσης

Τα βασικά στάδια της δημιουργίας ανοδικού επιστρώματος είναι: η προεργασία, η ανοδίωση, ο χρωματισμός (αν απαιτείται) και το σφράγισμα.

Προεργασία: Οι επιφάνειες που πρόκειται να ανοδιωθούν υποβάλλονται, συνήθως, σε μηχανικές ή και σε χημικές επεξεργασίες λείανσης με κατάλληλα λειαντικά μέσα ή χημικά αντιδραστήρια. Σκοπός αυτής της επεξεργασίας είναι να δώσει στην επιφάνεια εμφάνιση γυαλιστερή ή ματ. Στην συνέχεια, τα τεμάχια αλουμινίου υφίστανται επεξεργασία απολάδωσης / προσβολής (σόδα) και εξουδετέρωσης (νιτρικό οξύ).

Ανοδίωση: Η διαδικασία γίνεται με ηλεκτρόλυση (διοχέτευση συνεχούς ρεύματος), σε μπάνιο θειικού οξέος, κάτω από αυστηρές συνθήκες ελέγχου των συγκεντρώσεων των χημικών συστατικών, της θερμοκρασίας, της πυκνότητας του ρεύματος κτλ. Αποτέλεσμα της ηλεκτρόλυσης είναι η – με απόλυτα ελεγχόμενο τρόπο – οξείδωση της επιφάνειας του αλουμινίου. Το ανοδικό επίστρωμα είναι διαφανές (σαν γυαλί). Επίσης, το ανοδικό επίστρωμα δεν είναι συνεχές και παρουσιάζει πόρους .

Χρωματισμός: Το έγχρωμο ανοδιωμένο αλουμίνιο επιτυγχάνεται με την εναπόθεση έγχρωμων στοιχείων στους πόρους του ανοδικού επιστρώματος (ηλεκτρολυτικός χρωματισμός) και γίνεται μετά την φάση της ανοδίωσης και πριν τη φάση του σφραγίσματος. Τα πλέον διαδεδομένα χρώματα ανοδίωσης είναι οι αποχρώσεις του καφέ. Αυτό επιτυγχάνεται με την εμβάπτιση των τεμαχίων σε μπάνιο που περιέχει άλατα κασσιτέρου (Sn). Ανάλογα με το χρόνο παραμονής τους στο μπάνιο, επιτυγχάνονται οι διάφορες αποχρώσεις του καφέ. Επίσης και άλλα χημικά στοιχεία χρησιμοποιούνται για την δημιουργία άλλων αποχρώσεων (χρυσό κλπ).

Σφράγισμα: Το σφράγισμα των πόρων αποτελεί μία από τις βασικότερες διεργασίες προκειμένου να εξασφαλισθεί η σωστή προστασία του αλουμινίου. Όπως αναφέρθηκε πριν, το ανοδικό επίστρωμα παρουσιάζει πόρους. Στα σημεία των πόρων, το πάχος της ανοδίωσης είναι πολύ μικρό (2-3 μικρά), και η προστασία στα σημεία αυτά είναι ασθενής. Με την διαδικασία του σφραγίσματος ενυδατώνεται το οξείδιο του αλουμινίου και με τη επερχόμενη διόγκωσή του κλείνουν (σφραγίζονται) οι πόροι. Επιπλέον, στην περίπτωση που έχει προηγηθεί η διαδικασία του ηλεκτρολυτικού χρωματισμού, οι χρωστικές ύλες εγκλωβίζονται μέσα στους πόρους και εξασφαλίζεται έτσι η σταθερότητα του χρώματος στον χρόνο. Οι χρωστικές ουσίες είναι ορατές γιατί, όπως ήδη αναφέρθηκε, το ανοδικό επίστρωμα είναι διαφανές σαν γυαλί .

Το σφράγισμα των πόρων επιτυγχάνεται με δύο τρόπους :

• Ζεστό σφράγισμα, γίνεται με την εμβάπτιση των τεμαχίων αλουμινίου σε απιονισμένο νερό 96^οC, τουλάχιστον και για χρόνο 2 min για κάθε μικρό ανοδίωσης.
• Κρύο σφράγισμα, γίνεται με την εμβάπτιση σε μπάνιο θερμοκρασίας 25-30 ⁰C που περιέχει άλατα φθοριούχου νικελίου κάτω από αυστηρά ελεγχόμενες συνθήκες συγκεντρώσεων των συστατικών, ph, θερμοκρασίας κτλ. Η ολοκλήρωση του σφραγίσματος επιτυγχάνεται με την παραμονή των τεμαχίων σε μπάνιο θειικού νικελίου 60 ⁰C και για χρόνο 0,8 – 1,2 min για κάθε μικρό ανοδίωσης.

Ποιοτικά χαρακτηριστικά της ανοδίωσης

Εμφάνιση: Η τελική εμφάνιση των ανοδιωμένων προϊόντων αλουμινίου μπορεί να είναι άχρωμη (φυσικό χρώμα) ή έγχρωμη. Οι βασικοί χρωματισμοί που έχουν επικρατήσει διεθνώς είναι οι αποχρώσεις του καφέ.

Η τελική εμφάνιση των προϊόντων εξαρτάται :

• Από το κράμα. Αυτό πρέπει να είναι καθορισμένο και ο προμηθευτής οφείλει να πιστοποιεί ότι το υλικό ανταποκρίνεται στις αντίστοιχες προδιαγραφές και ότι είναι κατάλληλο να υποστεί την ανοδίωση.
• Από τον τρόπο επιφανειακής επεξεργασίας πριν την ανοδίωση. Έτσι η τελική εμφάνιση μπορεί να είναι γυαλιστερή ή ματ.
• Από την επιφανειακή επεξεργασία μετά την ανοδίωση, όπως π.χ. τον χρωματισμό ή τις συνθήκες σφραγίσματος.
• Από τον τρόπο χειρισμού κατά την συσκευασία, αποθήκευση μεταφορά και παράδοση στον πελάτη.

Πάχος ανοδίωσης: Το πάχος ανοδίωσης αντιστοιχεί στο πάχος σε μικρά (μm = χιλιοστά χιλιοστομέτρου) του επιστρώματος του οξειδίου του αλουμινίου της σημαντικής επιφάνειας. Ανάλογα με την χρήση και το περιβάλλον που θα τοποθετηθεί η κατασκευή, επιβάλλεται και το ελάχιστο επιτρεπόμενο πάχος ανοδίωσης. Έτσι επιβάλλεται:

• εσωτερικοί χώροι: ελάχιστο πάχος ανοδίωσης 10 μm (μικρά)
• εξωτερικοί χώροι σε κοινό αστικό περιβάλλον: ελάχιστο πάχος ανοδίωσης 15 μm (μικρά)
• εξωτερικοί χώροι σε διαβρωτικό περιβάλλον (θαλάσσιο, βιομηχανικό): ελάχιστο πάχος ανοδίωσης 20 μm (μικρά)

Σφράγισμα ανοδίωσης: Η ποιότητα του σφραγίσματος είναι από τα πλέον βασικά χαρακτηριστικά ποιότητας των ανοδικών επιστρωμάτων. Σ’ ένα μη ή κακά σφραγισμένο ανοδικό επίστρωμα, οι ρύποι της ατμόσφαιρας θα επιτεθούν και θα προσβάλλουν τα σημεία των πόρων όπου το επίστρωμα είναι μόλις λίγων μικρών. Είναι εύκολα κατανοητό ότι ένα κακά σφραγισμένο ανοδικό επίστρωμα, ακόμη και πολλών μικρών πάχους, είναι αναποτελεσματικό ώστε να προστατεύσει το αλουμίνιο από οξείδωση. Επιπλέον, στα έγχρωμα ανοδικά επιστρώματα, με το σφράγισμα εγκλωβίζονται oι χρωστικές ουσίες στο εσωτερικό των πόρων και έτσι εξασφαλίζεται μακροχρόνια σταθερότητα χρωματισμού.

Τόσο το πάχος όσο και το σφράγισμα της ανοδίωσης, ελέγχονται σήμερα με ειδικές μεθόδους και συσκευές.

Πιστοποίηση της ποιότητας σε προϊόντα ανοδίωσης

Σε Ευρωπαϊκό επίπεδο, ο έλεγχος και η πιστοποίηση της ποιότητας των ανοδιωμένων και ηλεκτροστατικά βαμμένων προϊόντων αλουμινίου καθορίζονται από τις προδιαγραφές της QUALANOD και QUALICOAT αντίστοιχα, που αναφέρονται σε:

• Καθορίζουν τον ελάχιστο εξοπλισμό και την παραγωγική διαδικασία της μονάδας, καθώς και τα ποιοτικά χαρακτηριστικά των προϊόντων της.
• Επιβάλλουν τον αυτοέλεγχο της μονάδας, σε καθημερινή βάση, καθορίζοντας ελάχιστο αριθμό ελέγχων τόσο στην παραγωγική διαδικασία όσο και στα τελικά προϊόντα, καταγραφή των αποτελεσμάτων και τήρηση αρχείου με τα δοκίμια που ελέχθησαν.
• Οι εταιρείες, δύο φορές, τουλάχιστον, το χρόνο χωρίς προειδοποίηση και σε ακαθόριστα χρονικά διαστήματα ελέγχονται από επιθεωρητές ποιότητος.
• Σε κάθε χώρα, η παρακολούθηση της διαδικασίας και η απονομή των πιστοποιητικών ποιότητας γίνεται από Εθνικές Ενώσεις που συμμετέχουν στην Qualanod και Qualicoat και την αντιπροσωπεύουν σε κάθε χώρα. Στην Ελλάδα, εξουσιοδοτημένος και υπεύθυνος Οργανισμός για την διενέργεια των ελέγχων και την απονομή των σημάτων ποιότητος Qualanod και Qualicoat είναι η Ελληνική Ένωση Αλουμινίου.

Η εφαρμογή του συστήματος πιστοποίησης σε ευρωπαϊκό επίπεδο δίνει την ευκαιρία για μια ευρεία απόκτηση εμπειριών και ανταλλαγή απόψεων. Τυχόν προβλήματα (μην ξεχνάμε ότι τίποτα δεν είναι τέλειο) που εντοπίζονται είτε στον τεχνολογικό και παραγωγικό τομέα, είτε σε θέματα διαδικασιών πιστοποίησης, αντιμετωπίζονται από κοινού και με τον πιο πρόσφορο τρόπο.

 

Του “Γιάννη Γεωργουσόπουλου” Χημικού – Μηχανικού – Τεχνικού Συμβούλου της Ελληνικής Ένωσης Αλουμινίου