Kova anodisointi, joka tunnetaan myös nimellä kovapinnoitus tai tyypin III anodisointi, on prosessi, jolla luodaan kestävä, korroosionkestävä pinnoite eri metalleille. Anodisointi voidaan jakaa kahteen laajaan alaryhmään: koristeellinen ja kova anodisointi. Suurimmat erot näiden kahden välillä ovat se, kuinka paksu ja kestävä pinnoite on, ja tarkka prosessi sen luomiseen.
Anodisointiprosessi
Metalliosan anodisointiin lisätään se sähköä johtavaan nesteeseen, tyypillisesti happoliuokseen, jota kutsutaan elektrolyytiksi. Piireissä on positiivinen elektrodi (katodi), johon elektronit tulevat, ja negatiivinen (anodi), josta ne poistuvat; anodisoinnissa metalliosasta tulee negatiivinen elektrodi. Kun sähkövirta johdetaan liuoksen läpi, piiristä metalliosan läpi poistuvien elektronien toiminta aiheuttaa kovan, korroosionkestävän hapettumakerroksen muodostumisen. Pinnoite voidaan joko jättää sellaisenaan tämän käsittelyn jälkeen tai parantaa entisestään koristevärillä ja muilla suorituskykyä parantavilla lisäaineilla.
Kovien eloksoitujen osien valmistusprosessi eroaa koristeellisista pinnoitteista useilla tavoilla. Se käyttää yleensä korkeampia sähkövirtoja ja hieman heikompia elektrolyyttiliuoksia. Elektrolyyttiliuoksen lämpötila on myös alhaisempi, mikä mahdollistaa tarkkojen osien vääristymisen ja pinnoitteen paremman tarttumisen. Yleisesti ottaen anodisointiprosessia pidetään myös suhteellisen ympäristöystävällisenä ja sivutuotteet ovat kierrätettäviä.
Pinnoitteiden tyypit
Kovia eloksoituja pinnoitteita levitetään tyypillisesti raskaasti kuluville teollisuusosille, jotka on tarkoitettu käytettäväksi aggressiivisissa tai erittäin syövyttävissä sovelluksissa. Nämä pinnoitteet ovat tyypillisesti paljon paksumpia ja kovempia kuin koristeelliset, ja ne yleensä antavat osille kestävyyden, joka on lähellä kovapintaista tai kotelokarkaistua terästä. Ne myös tunkeutuvat ja peittävät paremmin pinnan epätäydellisyydet, kuten halkeamat.
Yleensä kovien eloksoitujen osien pinnoitteet ylittävät 10 μm (0.01 mm tai 0.0004 tuumaa) ja tyypilliset pinnoitteet ovat yli 25 μm (0.025 mm tai 0.001 tuumaa). Koriste -anodisoinnissa on yleensä alle 10 μm: n pinnoitteita, ja vaikka ne ovat kestäviä, niillä ei ole samat poikkeukselliset kulutusominaisuudet kuin kovalla anodisoinnilla. Koristeellisia tai arkkitehtonisia hoitoja löytyy yleisesti kulutustavaroista, kuten kotitalousastioista, elektronisten laitteiden koteloista ja koristeista.
Kovapinnoitetuilla esineillä on yleensä tummanharmaa, mattapintainen pinta, vaikka tämä voi vaihdella metallista, josta tuote on tehty, ja elektrolyyttiliuoksen koostumuksesta. Tämä menetelmä voi tuottaa myös mustan viimeistelyn sekä erilaisia pronssisävyjä. Koristeellinen anodisointi tuottaa yleensä vaaleamman sävyn, ja se voidaan tehdä mattaksi tai kiiltäväksi. Molemmat tyypit kestävät yleensä väriaineen hyvin.
Hyödyt
Yksi tärkeimmistä syistä metallin anodisointiin on tehdä siitä korroosionkestävämpi. Paksu ulompi hapettunut kerros estää sisäistä materiaalia altistumasta kosteudelle, hapelle ja muille tekijöille, jotka voivat aiheuttaa metallin hajoamisen. Suljetut esineet ovat vielä korroosionkestävämpiä ja kestävät usein jopa tuhansia tunteja altistumista suolavesisuihkulle.
Ulkopinnoite on myös erittäin kova, tyypillisesti paljon kovempi kuin alkuperäinen metalli. Monissa tapauksissa paksu kova eloksoitu pinnoite voi olla yhtä kova kuin työkaluteräs. Se on myös erittäin kulutusta kestävä, mikä tarkoittaa, että sitä käytetään usein männissä ja muissa liukuvissa osissa, jotka usein hankautuvat yhteen. Koska hapetuskerros on osa itse metallia, se ei irtoa; metallipinta voi kuitenkin olla karkea sen jälkeen, kun se on anodisoitu, joten se voi olla tarpeen hioa alas, jotta bitit eivät irtoaisi.
Kovat eloksoidut metallit ovat yleensä hyvin eristäviä, mikä tarkoittaa, että ne eivät johda lämpöä tai sähköä hyvin. Tämä on erityisen hyödyllistä sovelluksissa, joissa osa on käytettävä korkeissa lämpötiloissa. Pinnoite on myös kemiallisesti stabiili ja myrkytön.
Lisähoitoja
Kuten koristepinnoitteiden kohdalla, kovat eloksoidut pinnat voidaan värjätä, vaikka useimmissa tapauksissa ne jätetään sellaisiksi, mikä johtuu useimpien osien puhtaasti toiminnallisesta luonteesta. Ne ovat kuitenkin usein kyllästettyjä suorituskykyä parantavilla lisäaineilla, kuten Teflon®, jotka parantavat kappaleen itsestään voitelua. Joissakin tapauksissa ne suljetaan myös kiehuvaan tislattuun veteen tai dikromaattiliuokseen niiden korroosionkestävyyden parantamiseksi.
Haitat
Anodisoidulla metallilla on paljon pienempi väsymislujuus, mikä tarkoittaa, että se murtuu todennäköisemmin rasituksen alaisena, vaikka tämä voidaan parantaa, jos tuote suljetaan. Tuotteen tiivistäminen voi kuitenkin vähentää sen kulutuskestävyyttä, joten osan tiivistäminen riippuu usein sen lopullisesta käytöstä. Anodisointi ei myöskään suojaa ohuempia metalliesineitä vaurioilta, kuten kolhuilta. Ulkopinnoite tekee metalliosasta paksumman, mikä voi olla ongelma, jos ruuvinreiät tai muut tilat esiporataan.
Materiaalit, jotka voidaan anodisoida
Vaikka alumiini on ylivoimaisesti yleisin metalli, jolle on tehty kova anodisointi, muut materiaalit voivat hyötyä käsittelystä, mukaan lukien tantaali, magnesium ja titaani. Kaikissa tapauksissa käsittelyt antavat osille poikkeuksellista kulumista ja korroosionkestävyyttä ja voidaan värjätä lähes mihin tahansa väriin. Yleisesti käytettyjä kovia eloksoituja osia ovat raskaat kaupalliset kokit ja leivonnaiset, lääketieteelliset proteesiosat ja autokomponentit. Armeija on näiden tuotteiden suuri kuluttaja, koska useimmat kovat eloksoidut pinnat täyttävät tai ylittävät tiukat sotilaalliset vaatimukset.