Svart anodisert aluminium

Svart anodisert aluminium er et populært valg for metallkomponenter som krever en mørk farge, høy slitestyrke og korrosjonsbestandighet. Den svarte overflaten er ikke malt, men fremstilles gjennom en anodiseringsprosess. Overflaten belegges med et lag av aluminiumoksid og farges deretter ved hjelp av en kontrollert elektrisk strøm.

Overflatebehandlingen ligger svært tett inntil aluminiumsoverflaten, i stedet for å være et separat lag som ligger oppå. Denne kontrasten gir et attraktivt utseende og god holdbarhet for svartanodisert aluminium. Overflatebehandlingen er også egnet for produkter der gjenskinn, fingeravtrykk, varme og daglig bruk utgjør et problem.

Det er imidlertid ikke så enkelt å oppnå en god svart overflate som å bare dyppe en aluminiumsdel ned i et svart fargebad. Aluminiumslegeringen, overflatebehandlingen, typen anodisering, oksidtykkelsen, fargestoffet, forseglingsmetoden og delens utforming har alle innvirkning på resultatet.

Hva er svartanodisert aluminium?

Svart anodisert aluminium er aluminium som er behandlet gjennom en elektrokjemisk prosess og deretter farget svart.

Under anodiseringen blir anodisering av trykkstøpt aluminium Denne delen fungerer som anode i et elektrolyttbad. Likestrøm fører til at det dannes et kontrollert aluminiumoksidlag på overflaten. I motsetning til maling eller pulverlakkering vokser oksidlaget frem fra selve aluminiumet.

Det nydannede oksidlaget har en porøs struktur. Disse porene gir plass til fargestoffer eller metalliske fargematerialer. Etter farging forsegles porene for å holde fargen på plass og beskytte overflaten.

Denne enkle prosessen gir svartanodisert aluminium en rekke ønskelige egenskaper:

• Overflaten er hardere enn ubehandlet aluminium.
• Forbedret slitestyrke og motstand mot slitasje.
• Forbedret korrosjonsbestandighet
• Mørk eller svart farge.
• Lite gjenskinn på overflaten ved riktig forbehandling.
• Oksidlaget fungerer som en elektrisk isolator.
• Den anodiserte overflaten har utmerkede varmeavgivende egenskaper.

Resultatet avhenger i stor grad av material- og prosessparametere. Det finnes ulike nyanser som kan oppnås med forskjellige aluminiumslegeringer. 6xxx-legeringer (f.eks. 6061, 6063) er gode alternativer for ensartede svarte overflater, mens kobberrike legeringer og legeringer med høyt silisiuminnhold kanskje ikke gir en ensartet overflate.

Slik fungerer svart anodisering

Svart anodisering foregår vanligvis i fire hovedfaser: overflatebehandling, anodisering, farging og forsegling.

·      Klargjøring av overflaten

I det første trinnet fjernes olje, smuss, bearbeidingsvæsker og andre forurensninger fra aluminiumet.

Rengjøringen følges vanligvis av kjemisk etsing. Etsingen fjerner et tynt lag fra overflaten og gir en jevnere struktur. I enkelte prosesser benyttes også et syrebasert avskallingstrinn for å fjerne rester av legeringselementer.

Mekanisk forbehandling foregår på en annen måte. Før anodiseringen endres overflaten ved hjelp av sandblåsing, polering og andre slipende metoder.

Dette trinnet kan ha stor innvirkning på det endelige utseendet. En ru overflate sprer lyset og gir en matt overflate. En glatt overflate reflekterer mer lys og gir en lysere overflate.

·      Anodisering

Det forbehandlede aluminiumet legges i et elektrolyttbad, ofte med svovelsyre ved anodisering av type II eller type III.

Aluminiumsdelen kobles til plusspolen på en likestrømkilde, mens en katode fullfører den elektriske kretsen. Strømmen går gjennom elektrolytten og fører til at det dannes et lag av aluminiumoksid på delen.

Oksidlaget er porøst og ikke helt tett. Disse porene tar senere opp det svarte fargestoffet.

·      Fargelegging

Den svarte fargen oppstår etter at oksidlaget har dannet seg.

Tre vanlige metoder er organiske fargestoffer, uorganiske fargestoffer og elektrolytisk farging ved hjelp av metallsalter.

Organiske fargestoffer gir som regel dype, intense farger til en relativt lav pris. Deres største svakhet er UV-eksponering. Langvarig eksponering for sollys kan føre til falming.

Uorganiske fargestoffer har bedre lysbestandighet. Ved elektrolytisk farging avsettes metallsalter inne i oksidporene, noe som generelt gir god fargestabilitet ved utendørs bruk.

·      Forsegling

I den siste fasen lukkes porene i det anodiske laget.

Forsegling bidrar til å holde fargestoffet inne i oksidlaget og forbedrer motstandsdyktigheten mot flekker og korrosjon. Hydrotermisk forsegling og kjemisk forsegling er to metoder som brukes til dette formålet.

Uten riktig forsegling er den ferdige overflaten mer utsatt for flekker og fargeforringelse.

Hvilke aluminiumslegeringer fungerer best?

Valget av aluminiumslegering har direkte innvirkning på svart anodisering.

Noen legeringselementer reagerer dårlig under anodisering. Kobber, silisium, mangan og andre elementer danner partikler eller rester i aluminiumstrukturen. Disse områdene kan reagere annerledes under overflatebehandlingen og føre til ujevn farge.

Ved kosmetisk svart anodisering foretrekkes vanligvis legeringer i 5xxx-, 6xxx- og 7xxx-serien. 6xxx-legeringer, særlig 6061, får spesiell oppmerksomhet fordi de ofte gir en jevn, svart overflate.

Valg av legering spiller også en rolle når man skal samordne deler fra ulike leverandører. To deler som nominelt har samme svarte overflatebehandling, ser kanskje ikke like ut hvis de er laget av ulike legeringer, har ulik herding, er bearbeidet på ulike måter eller har gjennomgått ulike forbehandlingsprosesser.

I produksjonen er det fornuftig å bruke en godkjent prøve av samme legering for å fastsette den ønskede fargen.

Type II kontra type III svart anodisering

Type II og Type III er de to anodisering typer som oftest nevnes i forbindelse med svarte aluminiumsdeler.

·      Type II-anodisering

Type II brukes vanligvis til deler som kun krever grunnleggende beskyttelse, og der utseendet er viktig.

Oksidlaget er ikke like tykt eller tett som et hardbelegg av type III. Dette gjør det lettere å absorbere fargestoffet og oppnå en dyp svart farge.

Vanlige bruksområder er blant annet:

• Elektronikkhus
• Dekorative paneler
• Interiørdetaljer til biler
• Arkitektoniske komponenter
• Forbrukerprodukter
• Utstyrsdeksler

·      Type III-anodisering

Hardcoat-anodisering kalles også type III.

Denne prosessen skaper et tykkere og tettere oksidlag, som har en langt høyere slitestyrke. Ulempen ligger i fargen. Et tett hardcoat-lag har mindre og mindre jevne porer, noe som gjør det vanskeligere å oppnå en dyp og jevn svart farge.

Type III-drakter er egnet for deler som utsettes for hyppig gnidning, slitasje eller mekanisk kontakt. Noen eksempler er deler til luftfartsindustrien, maskinkomponenter, stempler, tannhjul, ventiler og føringer.

Valget avhenger av hvilken funksjon delen skal ha. Et hus som skal ha et rent, svart utseende, passer ofte best til type II. En glidende mekanisk komponent trenger den hardere overflaten som type III gir.

Matt kontra blank, svart anodisert aluminium

Anodisering alene avgjør ikke om en svart aluminium om delen ser matt eller blank ut. Forbehandlingen av overflaten spiller en avgjørende rolle.

·      Matt svart

En matt overflate oppnås vanligvis ved hjelp av kjemisk etsing eller sandblåsing.

Disse prosessene skaper små ujevnheter i overflaten. Lyset spres over disse ujevnhetene i stedet for å reflekteres direkte mot betrakteren.

Mattsvart aluminium er velegnet til produkter der gjenskinn og fingeravtrykk er et problem. Denne overflatebehandlingen brukes ofte på optisk utstyr, elektronikkhus og utstyrspaneler.

·      Glanset svart

For å oppnå en blank overflate er det nødvendig med en jevn underlag.

Mekanisk polering fjerner små ujevnheter på overflaten og gir en mer reflekterende overflate. Kjemisk glansbehandling gir også en jevnere overflate på aluminiumet på mikroskopisk nivå.

Dette svart anodisering Denne prosessen gir altså ulike visuelle effekter avhengig av behandlingen før anodiseringen.

Hvor tykk bør svart anodisering være?

Tykkelsen på oksidlagene påvirker beskyttelsen og fargen.

Et tykkere oksidlag gir vanligvis større porevolum som kan absorbere fargestoffet ved type II-overflatebehandlinger. Et lag på omtrent 18 til 25 mikron er et godt intervall for en dyp, svart type II-overflate. Tynnere lag gir lysere eller mindre mettede farger.

Mønsteret for type III er annerledes. Jo tykkere hardbelegget er, desto mer slitesterkt er det, men jo tykkere hardbelegget er, desto vanskeligere blir det å farge det.

Dette fører til et kompromiss. Det tykkeste anodiserte laget gir ikke nødvendigvis det mørkeste svart. Man må ta hensyn til både utseende og slitestyrke.

Organisk, uorganisk og elektrolytisk farging

Fargingsmetoden avgjør holdbarheten til svartanodisert aluminium.

·      Organiske fargestoffer

Organiske fargestoffer brukes i stor utstrekning på grunn av sin gode fargestyrke og relativt enkle bearbeiding.

De egner seg for produkter som brukes innendørs, elektronikk, dekorative deler og andre bruksområder som ikke utsettes for mye sollys.

Deres største svakhet er langvarig eksponering for UV-stråling. Vanlige organiske fargestoffer kan føre til falming på svarte overflater når de utsettes for sollys over lengre tid.

·      Uorganiske fargestoffer

Uorganiske fargesystemer gir bedre lys- og varmebestandighet.

De egner seg til utendørsprodukter og deler som utsettes for krevende forhold. Fargedybden kan avvike fra et dypt, organisk farget svart, men levetiden ved UV-eksponering er ofte bedre.

·      Elektrolytisk farging

Ved elektrolytisk farging benyttes metallsalter og elektrisk strøm for å innføre metallisk materiale i de anodiske porene.

Tinn, nikkel, kobolt og andre metaller brukes i ulike fargesystemer. Slike overflatebehandlinger gir generelt god fargestabilitet og egner seg godt til utendørs bruk og arkitektoniske formål.

Når det gjelder et produkt til utendørs bruk, bør valg av fargestoff vies like mye oppmerksomhet som selve anodiseringsmetoden.

Svart anodisering kontra maling og pulverlakkering

• Svart anodisering har én vesentlig strukturell forskjell fra maling og pulverlakkering. Det anodiske laget dannes direkte på aluminiumsoverflaten.
• Maling og pulverlakk legger seg på overflaten av metallet. Ved sterk nok støt, slitasje eller dårlig vedheft kan et vanlig belegg flasse av eller skalle av.
• Anodisering fungerer ikke på samme måte. En ripe skader fortsatt overflaten, men det er ingen egen malingsfilm som kan flasse av fra aluminiumet.
• Svart anodisering gjør også at metalloverflaten blir relativt tynn sammenlignet med mange andre belegg. Dette er viktig på områder der varmeoverføring er et problem, for eksempel i elektronikkhus og kjøleribber.
• Malingen og pulverlakkeringen har fortsatt sin rolle å spille. De gir flere fargevalg og dekker flere overflatefeil, som riper og bearbeidingsmerker.
• Valget avhenger av hvilken funksjon den ferdige delen skal ha.

Hvor brukes svartanodisert aluminium?

Svartanodisert aluminium brukes i en rekke bransjer der utseende og overflateegenskaper er av stor betydning.

·      Elektronikk

Svart anodisert aluminium brukes ofte til bærbare datamaskiner, lydutstyr, kamerahus, utstyrskapsler og mye mer. Overflatebehandlingen gir et rent utseende og beskytter overflaten mot daglig bruk og slitasje. Oksidlaget fungerer også som elektrisk isolasjon.

·      Optisk utstyr

Matt svart aluminium egner seg til bruk i nærheten av optiske komponenter, da det reflekterer mindre lys. Denne egenskapen er nyttig i kamerahus, vitenskapelige instrumenter og annet optisk utstyr.

·      Bildeler

Dekorlister, interiørdeler og visse mekaniske komponenter er laget av svartanodisert aluminium. Overflatebehandlingen er utformet for å gi en kombinasjon av estetikk og holdbarhet i daglig bruk.

·      Arkitektur

Anodisert aluminium brukes for å beskytte mot korrosjon og for å gi et pent utseende på vinduskarmer, dører, lister, paneler og andre arkitektoniske komponenter. Fargesystemet er viktig ved utvendig bruk. Det UV-bestandige fargestoffet eller den elektrolytiske fargingsprosessen gir bedre fargestabilitet på lang sikt enn vanlige organiske fargestoffer.

·      Luftfarts- og romfartsutstyr

Svart anodisert aluminium brukes også i luftfarts- og romfartsindustrien. Svart anodiserte overflater på satellittkomponenter bidrar til varmestråling. Lav utgassing er også viktig for at anodiserte deler skal være riktig forseglet i vakuumanvendelser.

Utforming av deler for svart anodisering

Gode resultater begynner allerede før produksjonen starter.

Skarpe innvendige hjørner kan bli utsatt for ujevn strømfordeling under anodiseringen. Dype fordypninger kan inneholde kjemikalier etter skylling. Store, flate overflater kan også vise fargeforskjeller tydeligere enn mindre, strukturerte overflater.

Flere enkle designvalg kan være til hjelp:

• Legg til rimelige radier på skarpe hjørner.
• Sørg for drenering og ventilasjon av hulprofiler.
• Plasser oppbevaringspunktene på steder som ikke er synlige.
• Oppgi til produsenten hvilke overflater som er av kosmetisk karakter.
• Unngå unødvendige dype, blinde hulrom.
• Godkjenn en fargeprøve før produksjonen starter.
• Sørg for at legering, hardhetsgrad og overflatebehandling er ensartede.

Et annet interessant aspekt er stativet. Delen festes i stativet, som også sørger for en elektrisk tilkobling under bearbeidingen. Feil plassering kan føre til ujevn strømfordeling og ujevn beleggtykkelse.

Konklusjon

Svart anodisert aluminium er mer enn bare en svart overflatebehandling. Anodiseringsprosessen brukes til å danne et beskyttende lag av aluminiumoksid. Fargingsfasen brukes til å gi delen en mørk farge.

Resultatet avhenger av ulike beslutninger som tas før og under produksjonen. Aluminiumslegeringen påvirker fargekonsistensen. Overflatebehandlingen avgjør om overflaten blir matt eller blank. Type II er mer absorberende og fremstår tydeligere, mens type III er hardere og mer slitesterk. Hvor godt den svarte fargen tåler sollys og varme, avhenger av fargestoffets kjemiske sammensetning.

En standard Type II-overflatebehandling med organisk farging kan brukes til produkter for innendørs bruk og kan gi et tilfredsstillende utseende til en rimelig pris. Fargestoffets kjemiske sammensetning, forsegling, oksidtykkelse og anodiseringstype er av større betydning for deler som skal brukes utendørs eller som utsettes for stor slitasje.

En tydelig spesifikasjon er det første skrittet mot den beste svartanodiserte overflaten. Spesifiser legeringen, anodiseringsmetoden, tykkelsen, overflatestrukturen, fargingsprosessen og fargestandarden før produksjonen starter. Dette gir produsenten et klart mål og minimerer risikoen for avvik mellom den godkjente prøven og de ferdige delene.