เทคนิคอะโนไดซ์

เทคนิคอะโนไดซ์ 

การชุบอะโนไดซ์ คือ กระบวนการทางไฟฟ้าเคมีเพื่อเพิ่มความหนาของชั้นออกไซด์ (oxide layer) บนพื้นผิวโลหะ ซึ่งกระบวนการนี้เรียกว่า “อะโนไดซ์” หรือ “Anodizing” เนื่องจากชิ้นงานจะถูกเปลี่ยนเป็นด้านแอโนดในกระบวนการชุบ ทำให้เกิดชั้นผิวออกไซด์เคลือบผิวชิ้นงานเพื่อให้เกิดความทนทานต่อการกัดกร่อนและการสึกหรอ และยังสามารถย้อมสีชิ้นงานลงบนชั้นออกไซด์ที่เกิดขึ้นได้

ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับการชุบอโนไดซ์อลูมิเนียม 

กระบวนการชุบอะโนไดซ์ เป็นกระบวนการเปลี่ยนพื้นผิวของวัตถุ เป็นชั้นความหนาที่มีรูพรุน (pores) ซึ่งมีรูปร่างการเรียงตัวแบบคริสตัล จึงทำให้พื้นผิวอะโนไดซ์มีความแข็งสูง ไม่นำไฟฟ้า และมีจุดหลอมเหลวสูงกว่าปกติมาก ซึ่งรูพรุน (pores) สามารถเก็บสีย้อม หรือสารปรุงแต่งเพื่อเพิ่มคุณสมบัติตามต้องการของชั้นผิวได้

กระบวนการชุบผิวอโนไดซ์อลูมิเนียม 

การเกิดชั้นผิวอะโนไดซ์ของอลูมิเนียมเกิดขึ้นโดยการผ่านไฟฟ้ากระแสตรงระหว่างขั้วแอโนด ( ขั้วบวก ) ซึ่งจับชิ้นงานที่ต้องการชุบ และขั้วแคโทด ( ขั้วลบ ) ซึ่งโดยส่วนมากใช้ แอโนดชนิดตะกั่ว-ดีบุก โดยมีสารละลายอิเล็กโทรไลท์เป็นสื่อนำไฟฟ้า ซึ่งจะทำให้เกิดแก๊สไฮโดรเจนที่ขั้วแคโทด และแก๊สออกซิเจนที่ขั้วแอโนดก่อให้เกิดชั้นผิวอลูมิเนียมออกไซด์

โดยส่วนมากความต่างศักย์ของไฟฟ้ากระแสตรงที่ใช้จะมีค่าอยู่ประมาณ 15-21 โวลต์ ซึ่งความต่างศักย์มากขึ้นจะช่วยเพิ่มความหนาของชั้นผิวอะโนไดซ์มากขึ้น โดยปริมาณกระแสไฟฟ้าใช้อยู่ระหว่าง 30-300 แอมแปร์ต่อตารางเมตรขึ้นอยู่กับขนาดพื้นที่ผิวของชิ้นงานอลูมิเนียม

กระบวนการอะโนไดซ์อลูมิเนียม จะใช้สารละลายอิเล็กโทรไลต์ซึ่งเป็นกรด ได้แก่ กรดโครมิก (Chromic acide ) และ กรดซัลฟิวริก ( Sulfuric acide ) ทำให้เกิดชั้นผิวอลูมิเนียมออกไซด์อย่างช้าๆ โดยชั้นผิวจะมีรูขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 10-150 นาโนเมตร ชั้นผิวนี้สามารถเก็บสารสี ( dying ) หรือสารเพิ่มคุณสมบัติบางประการ เช่น เพิ่มความแข็ง เพิ่มความเป็นฉนวนได้ ซึ่งชั้นผิวอะโนไดซ์มีความหนาขึ้นเรื่อยๆจนกว่าจะมีการปิดผิวด้วยนิเกิลอะซิเตด ( nickel acetate )  การควบคุมความเข้มข้นของสารละลายอิเล็กโทรไลท์ อุณหภูมิ กระแสไฟฟ้า มีผลต่อการเกิดชั้นผิว อะโนไดซ์ ทั้งในเรื่องความหนาและความแข็งของชั้นผิว ชั้นผิวที่หนามักจะเกิดขึ้นในเงื่อนไขที่ความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์มาก อุณหภูมิต่ำ โดยใช้ความต่างศักย์และกระแสไฟฟ้าสูงๆ

ขั้นตอนการชุบอะโนไดซ์อลูมิเนียม 

1. ขั้นตอนการเตรียมชิ้นงานและอุปกรณ์  ที่จะนำมาทดลอง มีดังนี้ -น็อตอลูมิเนียม หรือน็อตไททาเนียมก็ได้, น้ำกลั่น, Power Supply, เบกกิ้งโซดา (หาซื้อได้ตามร้านขายอุปกรณ์เบอเกอรี่), น้ำกรด, ภาชนะพลาสติก, ส้อมสแตนเลส, น้ำหมึก

2. ขั้นตอนการชุบอะโนไดซ์ เตรียมน้ำที่จะทำการชุบอะโนไดซ์โดยการนำน้ำกลั่นมาใส่ไว้ในภาชนะพลาสติกและนำน้ำกรดมาผสมประมาณ1/4 ของ น้ำกลั่นและคนให้เข้ากัน นำฝั่งแคโทด( ขั่วลบ )ของ power  supply มาคีบกับส้อม สแตนเลส และแช่ไว้ในน้ำที่เตรียมไว้  และเปิด Power Supply (เริ่มที่แรงดัน 10v)และนำฝั่งที่เป็นแอโนด( ขั่วบวก )คีบไปที่ชิ้นงาน และนำไปแช่น้ำที่เตรียมไว้ ต้องระวังไม่ให้โลหะสัมผัสกัน แช่ไว้เป็นประมาณ3-4 นาที แช่เสร็จนำชิ้นงานไปแช่น้ำหมึกเพื่อให้เกิดสี 

3. ขั้นตอนการล้าง โดยการเทน้ำเปล่าลงไปในภาชนะ และนำชิ้นงานไปล้างน้ำเปล่า  และน้ำไปต้มน้ำเดือดประมาณ5-6นาที และนำไปล้างน้ำเปล่าอีกรอบ 

4. การทำชิ้นงานต้องสวมถุงมือยาง และใส่แวนตาเพื่อป้องกันอันตรายจากสารเคมีด้วย

ผลของพิษที่อาจเกิดขึ้นได้จากการสัมผัสน้ำยาเคมีหรือสารเคมีหรือก๊าซที่นำมาใช้ 

1. โดยทั่วไปแล้วจะไม่อธิบายการผลิตพิษของน้ำกลั่นในสิ่งมีชีวิต ตามข้อมูลทางพิษวิทยาน้ำกลั่นเป็นผลิตภัณฑ์ไม่ได้จัดว่าเป็นอันตราย นอกจากนี้ยังไม่มีการอ้างอิงที่บ่งชี้ว่าน้ำกลั่นส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม นั่นคือมันไม่มีความเป็นพิษต่อระบบนิเวศ

2. น้ำยาเช็ดกระจกเป็นสารเคมีประเภทกรด เป็นพิษต่อร่างกายหากซึมเข้าสู่ผิวหนัง  จึงเป็นอันตรายหากไปสัมผัส มีวิธีการสังเกตง่าย ๆ คือ เมื่อถูกผิวหนังจะรู้สึกแสบ ๆ คัน ๆ หรือปวดแสบปวดร้อนที่เป็นเช่นนี้เพราะกรดมีฤทธิ์ในการกัดกร่อน และมีกลิ่นเปรี้ยว