7.1 Kemisk och elektrokemisk ytbehandling

Vid både kemisk och elektrokemisk ytbehandling sänks detaljerna ner i ett bad med olika kemikalier. Vid kemisk ytbehandling kan kemikalierna alternativt sprayas på detaljerna.

Bland de kemiska metoderna finns betning, som för aluminium sker i sura eller alkaliska bad. Metaller som zink, tenn och nickel kan läggas på aluminiumytan utan strömtillförsel, så kallad strömlös plätering. Till kemisk ytbehandling räknas också kromatering och fosfatering.

Vid den elektrokemiska behandlingen leds elektrisk ström mellan detaljen som ska behandlas och en motelektrod. Till metodgruppen hör galvanisk plätering, glansbetning och, inte minst, anodisering, den vanligaste ytbehandlingsmetoden för aluminium.

Anodisering kan tillämpas på alla aluminiumlegeringar, även gjutgods. Legeringens sammansättning påverkar anodiseringsskiktets utseende och egenskaper. Av stor betydelse är halterna av koppar, kisel och järn. Om anodiseringsskiktet ska fylla en estetisk funktion bör det inte utsättas för temperaturer över 100ºC eftersom det då uppstår fina sprickor i skiktet. Detta kan störa synintrycket. Formning och svetsning bör i allmänhet göras före anodiseringen.

Anodiseringsskiktet är genomskinligt. Ytan måste ha det utseende man önskar innan detaljen går till anodisering. Den måste också vara ren och avfettad eller betad innan.

Detaljen som ska anodiseras ansluts som anod i en likströmskrets, Figur 64. Som katod används vanligen aluminium eller bly. Elektrolyten kan bestå av olika syror såsom svavelsyra, fosforsyra, kromsyra eller oxalsyra. Beroende på använd temperatur och syra tillväxer skikten på olika sätt och ger olika struktur. Vanligtvis används dock rumstemperatur (RT) och utspädd svavelsyra.

Vid anodiseringen tillväxer det naturliga oxidskiktet. Aluminiummetallen omvandlas då till aluminiumoxid. Metall och oxid har olika volym och produktens dimensioner ändras därför vid anodiseringen. Som tumregel gäller att anodiseringsskiktet ”växer utåt” med cirka 1/3 av dess tjocklek. Typisk skikttjocklek för detaljer som används inomhus är 10 µm. Utomhus används 20–25 µm tjocka skikt.

Ett tätare, tjockare (100–200 µm) och hårdare skikt kan framställas vid lägre temperatur än RT genom hårdanodisering. Detta skikt har mycket god nötningstålighet jämfört med skikt framställda vid RT, och är porösare och lämpar sig bättre som underlag för målning. Genom att variera processbetingelserna kan man erhålla oxidskikt med mycket ovanliga egenskaper, t.ex att med anodisering och elektrolytisk infärgning skapa en yta med hög absorption av solenergi och låg värmeutstrålning för till exempel vattenburna solfångare.

Anodisering kan användas som underlag för limning av aluminium i konstruktioner med höga krav på hållfasthet, till exempel i flygplan. Därvid används mycket tunna oxidskikt (endast några µm tjocka) framställda genom anodisering i kromsyra eller fosforsyra.

Anodiseringsskiktet efter svavelsyraanodisering innehåller fina porer som är orienterade vinkelrät mot metallytan, Figur 65. Porernas diameter är vanligen 0,01–0,05 µm. Storleken bestäms av den elektriska spänningen vid anodiseringen. Antalet porer är 10⁸–10⁹ per mm² metallyta. Dessa utnyttjas vid bland annat infärgning och lackering genom att färgämnet tränger in i dem. Man kan också föra in andra ämnen än färgpigment i skiktets poriga yta, till exempel fluorplaster för att minska friktionen.

Tabell 19. Skikttjocklekar vid anodisering

Det avslutande steget vid anodisering är eftertätning. Vid denna sluts porerna i oxidskiktet så att det blir tätt, Figur 66. Eftertätningen sker genom doppning i kokande avjoniserat vatten eller genom kontakt med vattenånga. Ett alternativ är sk kalleftertätning i RT. Då får oxidskiktet reagera med en lösning som innehåller bland annat nickel och fluorider. Hårdanodiserade skikt eftertätas normalt inte.

Doppinfärgning
Det finns flera sätt att infärga ett anodiseringsskikt. Det vanligaste är att doppa eller spraya på organiska färgpigment, doppinfärgning, Figur 67a. Färgämnet tränger bara in i oxidskiktets ytligaste delar som därför blir känsligare för solljus. Färgurvalet är stort varför många kulörer kan fås, se Figur 68. Metoden används mest på korta bitar.

Elektrolytisk pigmentering
Långlängdsanodisering, 6–8 m, utförs i svavelsyra. Med hjälp av växelström förs ett färgpigment (vanligen ett tennsalt) in i nedre delen av skiktets porer, elektrolytisk pigmentering, Figur 67b. Därefter eftertätas skiktet. Den färgskala som erhålls med tennsalter täcker nyanser från ljusbrunt (champagne) till svart, Figur 69. Skikten har god färgäkthet då pigmentet ligger skyddat i oxidskiktet.

Direktinfärgning
Vid direktinfärgning sker anodiseringen i organiska syror (till exempel sulfosalicylsyra och maleinsyra), vilka ger upphov till helfärgade skikt, Figur 67c. Färgmättnaden tilltar med ökande skikttjocklek, men urvalet av färger är begränsat. Metoden har begränsad användning.

Ibland kombineras de olika infärgningarna i flerstegsförfaranden.

Rostfri ståleffekt
En nyutvecklad infärgningsteknik, Alanox®, ger ett utseende av rostfritt stål på aluminium. En specifik, upprepad slipning i kombination med en särskild infärgning resulterar i denna rostfria ståleffekt, vilken är mycket efterfrågad, särskilt för arkitekturändamål. Skikttjockleken är minst 20 µm.

Gråinfärgning
Gråanodiserat aluminium eller Granodal® är en ny aluminiumyta utvecklad av Alutecta. Den erbjuder unika möjligheter för inom- och utomhusanvändning inom arkitektur och produktdesign. Med sin subtilt skimrande anblick, varierande ljusintryck och oräkneliga variationer av grått ger ytan ett oöverträffat utseende och känsla av aluminium.