W kontekście anodowania aluminium „oksydacja pigmentu” nie jest poprawnym określeniem. Oksydacji podlega aluminium, na którego powierzchni powstaje warstwa tlenku glinu. Kolor uzyskuje się później, podczas osobnego etapu barwienia, gdy barwnik lub związki metali wnikają w mikropory tej warstwy.
Oksydacja a barwienie aluminium
Anodowanie, nazywane także anodowym oksydowaniem, jest elektrochemicznym procesem kontrolowanego utleniania aluminium. W jego wyniku na powierzchni metalu tworzy się warstwa tlenku glinu, czyli Al2O3. Powłoka ta zwiększa odporność elementu na korozję i ścieranie, a jej struktura może zostać wykorzystana do nadania powierzchni koloru.
Oksydacja dotyczy więc metalu, a nie pigmentu. Po utworzeniu warstwy anodowej aluminium można poddać barwieniu. W tym etapie substancja barwiąca trafia do porów tlenku glinu i zostaje w nich osadzona. Zamiast terminu „oksydacja pigmentu” w inżynierii powierzchni stosuje się zatem określenia barwienie anodowanej warstwy, barwienie aluminium lub barwienie elektrochemiczne.
Jak kolor trafia do wnętrza warstwy anodowej?
Warstwa tlenku glinu powstająca podczas anodowania nie jest całkowicie zwarta. Ma uporządkowaną, mikroporowatą strukturę. Pory można porównać do bardzo małych kanałów sięgających w głąb powłoki. To właśnie one przyjmują barwnik albo produkty powstające podczas osadzania związków metali.
W barwieniu chemicznym aluminium zanurza się w kąpieli zawierającej barwnik organiczny lub nieorganiczny. Substancja zostaje zaabsorbowana przez pory i tworzy zabarwienie wewnątrz warstwy, a nie na jej zewnętrznej powierzchni. W barwieniu elektrochemicznym w porach osadzają się związki metali, takie jak związki niklu lub cyny. Można więc powiedzieć, że pory działają jak mikroskopijne miejsca zakotwiczenia koloru.
Efekt zależy między innymi od grubości i porowatości warstwy, rodzaju stopu aluminium, parametrów anodowania oraz sposobu przygotowania powierzchni. Dlatego ten sam odcień może wyglądać nieco inaczej na różnych stopach, nawet gdy zastosowano tę samą recepturę procesu.
Metody barwienia anodowanego aluminium
Najczęściej stosuje się dwie podstawowe metody. Różnią się one rodzajem substancji wprowadzanej do porów i sposobem jej osadzania:
- Barwienie chemiczne polega na absorpcji barwnika z kąpieli przez porowatą warstwę tlenkową.
- Barwienie elektrochemiczne wykorzystuje prąd zmienny do osadzania związków metali w porach.
- Barwienie kombinowane łączy osadzanie elektrochemiczne z późniejszym dobarwianiem chemicznym.
- Barwienie interferencyjne wykorzystuje modyfikację struktury warstwy, aby uzyskać zmianę koloru zależną od kąta obserwacji.
W praktyce wybór metody zależy od oczekiwanego odcienia, przeznaczenia elementu oraz wymaganej odporności na światło i warunki atmosferyczne. Najważniejsze różnice między barwieniem chemicznym i elektrochemicznym przedstawia tabela:
| Cecha | Barwienie chemiczne | Barwienie elektrochemiczne |
|---|---|---|
| Sposób osadzania | Barwnik jest absorbowany przez pory warstwy tlenkowej podczas zanurzenia w kąpieli. | Związki metali osadzają się w porach przy użyciu prądu zmiennego. |
| Odporność na UV | Zwykle mniejsza, szczególnie w przypadku części barwników organicznych. | Zwykle wyższa, dlatego metoda lepiej sprawdza się przy długiej ekspozycji na słońce. |
| Typowe zastosowanie | Elementy wewnętrzne i wyroby, w których ważna jest szeroka gama odcieni. | Elementy zewnętrzne, architektura i zastosowania wymagające trwałego koloru. |
| Przykładowe substancje | Barwniki organiczne lub nieorganiczne. | Związki niklu, cyny lub żelaza. |
W zależności od receptury procesu stosuje się między innymi siarczan niklu, siarczan cyny oraz szczawian żelazowy. Związki niklu mogą być wykorzystywane przy uzyskiwaniu jasnych i średnich szarości, związki cyny przy ciemniejszych odcieniach i czerni, a szczawian żelazowy przy tonach złotych. Nie każdy kolor wymaga jednak dodatkowej substancji barwiącej. Naturalny odcień aluminium można uzyskać przez odpowiednią kontrolę parametrów anodowania.
Dlaczego uszczelnianie decyduje o trwałości koloru?
Po zakończeniu barwienia pory warstwy anodowej pozostają otwarte. Dlatego przeprowadza się uszczelnianie, określane także jako sealing. Proces polega na zamknięciu porów, najczęściej w gorącej wodzie albo specjalnej kąpieli chemicznej.
Uszczelniona warstwa lepiej chroni aluminium przed korozją, ogranicza wypłukiwanie barwnika i pomaga zachować stabilność koloru. Trwałość wykończenia nie wynika więc z „oksydacji pigmentu”. Odpowiadają za nią właściwie wykonane anodowanie, sposób barwienia oraz prawidłowe zamknięcie porów.
Jeśli termin „oksydacja pigmentu” pojawił się w kontekście kosmetyków, może oznaczać coś innego. W przypadku podkładu lub innego produktu do makijażu mówi się tak potocznie o zmianie koloru składników po kontakcie z powietrzem. W technologii aluminium właściwe określenie to jednak barwienie warstwy anodowej.
Najkrócej: anodowanie utlenia aluminium i tworzy porowatą warstwę tlenku glinu, a barwienie wprowadza kolor do jej porów.
