У производној радионици за кућишта паметних телефона, облоге за авионе и зидне завесе за зграде, глатка као огледалоалуминијумска плочаможе се трансформисати у „паметну кожу“ која је отпорна на отиске прстију, гребање, па чак и мења боју након мистериозне обраде. То је магија технологије површинске обраде алуминијума – физичким, хемијским или биолошким средствима, на површини алуминијума се конструишу различити функционални „молекуларни оклопи“, омогућавајући обичним металима да зраче изванредном виталношћу.
Зашто је површинска обрада неопходна?
Иако је алуминијум познат као „метал који никада не рђа“, његове природне карактеристике имају три главна недостатка:
Склоност корозији: У влажним срединама, алуминијум реагује са кисеоником и формира заштитни слој алуминијум оксида, али кисела или алкална средина може оштетити ову природну баријеру.
Слаба отпорност на хабање: Чисти алуминијум има тврдоћу од само HV15-20 (челик има HV40-60), а огреботине су склоне појави током свакодневног трења.
Естетска ограничења: Необрађена алуминијумска површина је тупа и нема сјај, што отежава испуњавање висококвалитетних дизајнерских захтева.
Технологија површинске обраде има за циљ решавање ових проблема формирањем функционалног премаза дебљине 0,1-500 μm на површини алуминијума, дајући му карактеристике као што су отпорност на корозију, отпорност на хабање и декорација. Више од 200 милиона тона алуминијума се годишње подвргне површинској обради широм света, стварајући производну вредност од преко 300 милијарди америчких долара.
Потпуна анализа главних технологија површинске обраде
Анодизирање: Магија електролизе ствара „оклоп“
Принцип: Потопите алуминијумски материјал у електролит сумпорне киселине и након електрификације створите на површини керамички слој алуминијумског оксида дебљине 10-200 μм.
Технички аспекти
Формирање микроскопске саћасте структуре са тврдоћом до HV300 (повећано 15 пута)
Може се обојити у преко 200 боја (као што је градијентно плава за iPhone).
Отпорност на корозију у сланом спреју до 2000 сати (обична алуминијумска плоча само 500 сати).
Случај примене
Аерокосмичка продавница: Анодизиран третман облоге трупа Боинга 787 побољшава отпорност на УВ зрачење за три пута.
Зид завесе зграде: Алукобонд композитни панел дебљине анодизованог филма од 50 μм, са веком трајања преко 50 година.
Галванизација: Прекогранична интеграција металних премаза
Принцип: Електрохемијским таложењем, слојеви никла, хрома, калаја и других метала се прекривају на површини алуминијума.
Иновативни пробој:
Наноелектролитирање: Јапан развија ултратанке премазе дебљине само 1 μм како би одржао предност лагане подлоге.
Композитно галванизовање: Додавање дијамантских честица у раствор за галванизацију ради повећања тврдоће на HV1000.
Замена за животну средину: Процес галванизације без цијанида смањује емисију тешких метала за 90%.
Сценарији примене
Аутомобилске компоненте: Теслина батеријска ладица пресвучена слојем никла, способна да издржи високе температуре до 800 ℃.
Електронски производи: Кућиште MacBook-а пресвучено слојем бакра, топлотна проводљивост побољшана за 40%.
Микролучна оксидација (MAO): „атомска пећ“ за керамичке премазе
Технички принцип: Под утицајем високонапонског електричног поља, плазма пражњење се генерише на површини алуминијума, формирајући керамички слој дебљине 10-200 μm.
Предности у перформансама:
Отпорност на хабање: Стопа хабања је само 5 × 10⁻⁷ mm³/N · m (1/5 анодизације).
Перформансе изолације: пробојни напон до 2000V/mm (10 пута већи од челика).
Биокомпатибилност: медицински сертификовано за употребу у имплантацији вештачких зглобова.
Примене на границама:
Медицинска опрема: Немачки Б Браун хируршки инструменти су обложени МАО на површини, са антибактеријском стопом од 99,9%.
Изолација свемирских летелица: НАСА је развила композитни керамички слој Al₂O∝ – TiO₂, отпоран на температуру до 2000 ℃.
Филм за хемијску конверзију: „невидљиви штит“ за зелену производњу
Техничке карактеристике: Нема потребе за струјом, ствара заштитни филм у раствору на собној температури.
Типичан процес:
Конверзија хромата: Одлична отпорност на корозију, али је шестовалентни хром канцероген (забрањен од стране Европске уније).
Конверзија фосфат-хромата: алтернативно решење без хрома и еколошки прихватљиво, у потпуности примењено у Фордовој производној линији.
Третман силаном: Замена металних соли молекулима органосилана смањује трошкове пречишћавања отпадних вода за 70%.
Револуционарна нова технолошка револуција
Нано премаз: прецизна заштита на молекуларном нивоу
Премаз „биомиметички ефекат листа лотоса“ који је развио Универзитет Харвард има контактни угао од 160 степени и капљице воде се аутоматски откотрљајуBASF нанокерамички премаз из Немачке, дебљине 200nm, може да отпоран на ударце песка и шљунка.
Самозалечиви премаз: „саморегенерација“ материјала
Кансаи Коутингс у Јапану је развио микрокапсуларни систем за самозарастање који ослобађа средства за поправку на огреботинама, омогућавајући 24-часовну рестаурацију.
Хефејски институт за науку и технологију материјала, Кинеске академије наука, развио је термички осетљив премаз који се аутоматски поправља након излагања топлоти.
Интелигентни премаз који мења боју: површина која може да „мисли“
Гентекс електрохромно стакло из Израела, са светлосном трансмисијом подешеном напоном (1% -80%)
Меркова технологија електронског мастила из Немачке постиже динамичко пребацивање површинских образаца на алуминијумским плочама.
Панорама примене у индустрији
Потрошачка електроника: пример прецизног израде
Оквир Huawei Mate серије усваја микролучну оксидацију + PVD премаз, дебљине само 0,6 мм.Оквир Самсунг Галакси С24 Ултра користи дијамантски угљенични филм (DLC) са тврдоћом HV900.
Возила нове енергије: Балансирање између лакоће и безбедности
BYD носач батерије са лопатицом користи анодизирајући + епоксидни премаз, отпоран на пламен UL94 V-0
Оклоп шасије BMW iX је пресвучен керамизованим силаном, што смањује тежину за 30% и отпорно је на ударце.
Архитектонски зид завесе: Технолошки израз урбане естетике
Спољни зидови Бурџ Калифе у Дубаију су обложени флуороугљеником, отпорним на временске услове до 50 година.
Круна куле зграде Шангајског центра користи фотокатализни самочистећи премаз за уклањање прашине након прања кишом.
Будући трендови и изазови
Зелена трансформација производње
Био-базирани агенс за конверзију: коришћење биљних екстраката за замену традиционалних хемикалија
Плазма третман на ниским температурама: потрошња енергије смањена за 50%, без испуштања отпадних вода.
Мултифункционална интеграција
Истраживање и развој суперхидрофобног, антибактеријског и проводљивог три-у-једном премаза
Растегљиви електронски премаз: одржава проводљивост чак и при стопи истезања од 300%.
Интелигентни развој
Сензорски интегрисани премаз: Праћење здравственог стања материјала у реалном времену.
Премаз који реагује на светлост и мења боју: аутоматски подешава дубину боје у складу са интензитетом УВ зрачења.
Време објаве: 09. април 2025.