אלגון

אִלְגּוּן (או: ציפוי אנודי, אנודייז, אִנּוּד), הוא תהליך פסיבציה אלקטרוליטי שמטרתו הגדלת שכבת התחמוצת על פני חלקים ממתכת. בעזרת שיטה זו ניתן להקנות למתכת עמידות גבוהה יותר לשיתוך ולשחיקה מכנית, ולשנות את טיב פני השטח. התהליך קיבל את שמו "אנודייז" מהעובדה שהחלק שעובר את הטיפול מתפקד במהלכו כאנודה של מעגל חשמלי. על אף הדמיון ביניהם, אלגון איננו ציפוי.

אלגון נפוץ בשימוש כדי להגן על אלומיניום וטיטניום משיתוך ומפגיעה וגם כדי לאפשר צביעה במגוון רחב של צבעים.

אלגון אלומיניום
תהליך האלגון נפוץ בעיקר בתעשיית האלומיניום כאשר ניתן למצוא אותו במגוון מוצרים נרחב בזכות התכונות האסתטיות שלו. 

ציפוי האלומינה, תחמוצת אלומיניום, הוא קשה ביותר. מסיבה זו הוא אינו נוטה להתפורר או להתקלף כמו צבע. לאלומינה גם יכולת בידוד חשמלי גבוהה ביותר. לעיתים כאשר רוצים לצפות רק חלק מרכיב האלומניום באלומינה כגון במקרה שבו חלקו צריך להישאר מוליך חשמל מכסים את החלק שמעוניינים שלא יצופה בלכה ובסוף תהליך האלגון מסירים אותה.

ברוב חלקי האלומיניום המשמשים לתעשיית התעופה יש רכיבים שעברו אלגון לפני הרכבתם וצביעתם. אלומיניום שעבר אלגון הוא בחירה פופולרית גם ביצור פנסים.

כימיה
כאשר אלומיניום נחשף לאטמוספירה, נוצרת עליו שכבת תחמוצת בשם אלומינה. שכבה זו בעלת חיבור חזק למתכת האלומיניום כיוון שהיא יוצרת קשר עם הקשר המתכתי ונצמדת אל מתכת הבסיס. בשונה מחלודה בברזל, התחמוצת קשה ביותר ואינה מתפוררת. אלומיניום בצורה טהורה, אם כן, מוגן באופן טבעי בפני שיתוך, אבל הסגסוגות שלו, בעיקר הסגסוגות מסדרת 6000 המכילות מגנזיום, הרבה יותר רגישות לשיתוך, וניתן לבצע בהן אלגון כדי למנוע זאת.

לפני הטיפול באלגון, האלומיניום היצוק צריך לעבור ניקוי בחום או בתמיסה, ולעיתים גם צורבים אותו בסודיום הידרוקסיד (בדרך כלל עם תוספת סודיום גלוקונאט), אמוניום ביפלואוריד או שילוב חומצות אחרות.

באלגון אלומיניום, שכבת האלומינה מתעבה על ידי העברת זרם ישר דרך תמיסת חומצה גופריתית, כאשר עצם האלומיניום משמש כאנודה. התהליך משחרר מימן בקתודה וחמצן על פני האנודה.

באלגון במתח של 12 וולט זרם ישר, חתיכת אלומיניום בעלת שטח של 100 סנטימטר רבוע תצרוך זרם של 1 אמפר. בשימושים מסחריים המתח נע בין 15 ל-21 וולט.

תנאים כמו: ריכוז החומצה, טמפרטורת התמיסה והזרם חייבים להיות תחת בקרה כדי ליצור אחידות בתהליך החמצון.

התחמוצת יוצרת מבנה מיקרוסקופי בצורת צינורות משושים חלולים כאשר גם החלל הוא בצורת משושה. לפני אטימתם, אפשר להספיג בתוך חללים אלה חומרים שונים, כגון: צבע, הכנה לדבק, טפלון להפחתת חיכוך, ועוד.

אלגון טיטניום
אלגון טיטניום משמש בשתלים דנטליים מתקדמים. האלגון יוצר שכבה עבה יותר של טיטניום דו-חמצני (עובי השכבה בין מיקרון אחד ל-2.5 מיקרונים בהשוואה לפחות ממיקרון אחד עבור טיטניום שלא עבר אלגון) ומשנה את טופוגרפיית פני השטח. מעריכים ששני הפרמטרים הללו משפרים את תכונות היציבות והעמידות של שתלים דנטליים, אבל טכנולוגיה זו עדיין חדשה וחסרת מידע ניסויי רפואי כדי לאמת הערכות אלו.

בנוסף נטען כי אלגון מעניק עמידות בפני שחיקה עבור חלקים מושחלים.

 
אלגון טיטניום יוצר מגוון רחב של צבעים ללא צביעה. הצבע שיופיע תלוי בעובי התחמוצת (שנקבע על פי המתח החשמלי שבו בוצע האלגון); תופעה זו מתרחשת עקב שינוי החזר האור מפני שטח התחמוצת והאור שחודר דרך התחמוצת ומוחזר מפני שטח המתכת. ניתן גם ליצור ציפוי טיטניום ניטריד שהוא בעל צבע חום או מוזהב ובעל אותם תכונות מכניות המתקבלות באלגון.

אלגון ניאוביום
אלגון הניאוביום דומה לאלגון הטיטניום כאשר במקרה של הניאוביום ישנו מגוון גדול של צבעים הניתנים להשגה על ידי האלגון. כמו בטיטניום הצבע נקבע על פי עובי שכבת התחמוצת שנקבעת על פי המתח שבו התרחש התהליך. שימושים עיקריים בתעשיית התכשיטים והמדליות.

צביעה
כאשר מראה חיצוני חשוב, פני שטח התחמוצת ניתנים לצביעה לפני שלב אטימה, כאשר הצבע נכנס אל תוך המיקרו-חורים בפני שטח התחמוצת. מספר הצבעים האפשריים הוא כמעט אינסופי; על כל פנים הצבעים שבשימוש נוטים להשתנות בהתאם למתכת הבסיס. למרות שיש המעדיפים צבעים בהירים, בפועל הגעה לצבע בהיר עלולה להיות קשה בחלק מהסגסוגות כגון סגסוגות צורן בעלות אחוז גבוה של נחושת.

שיקולים מכניים
אלגון גורם להתרחבות פני השטח, כיוון שהתחמוצת בעלת נפח גדול יותר מאשר מתכת הבסיס. גורם זה יכול להיות בעייתי במקרים בהם נדרשת התאמה מכנית בין חלקים שונים כגון בחורים המיועדים להברגת ברגים, במקרה שכזה האלגון יגרום לברגים להתקע ויהיה צורך לקדוח מחדש את החורים. אם מתכננים מראש ניתן להכין מלכתחילה את החורים במידה גדולה יותר כך שהאלגון יגרום להם לקטון למידה המתאימה.

חמצון אלקטרוליטי בפלזמה
חמצון אלקטרוליטי בפלזמה הוא תהליך דומה לאלגון, אלא שמסופק מתח גבוה יותר. המתח הגבוה גורם ליצירת ניצוצות והתוצאה היא שמבנה ציפוי התחמוצת הוא הרבה יותר גבישי.

קישורים חיצוניים

 

הנדסה כימית
אלומיניום
טיטניום