Smartphone-en karkasen, hegazkinen azalen eta eraikinen gortina-hormen fabrikazio-tailerrean, ispilu leun bataluminiozko plaka"azal adimendun" bihur daiteke, hatz-marken, marraduraren eta baita koloreztatzearen aurkakoa ere, prozesamendu misteriotsu baten ondoren. Horixe da aluminioaren gainazala tratatzeko teknologiaren magia: bide fisiko, kimiko edo biologikoen bidez, hainbat "armadura molekular" funtzional eraikitzen dira aluminioaren gainazalean, metal arruntek bizitasun apartekoa irradiatzea ahalbidetuz.
Zergatik da beharrezkoa gainazaleko tratamendua?
Aluminioa "inoiz herdoiltzen ez den metala" bezala ezagutzen den arren, bere ezaugarri naturalek hiru gabezia nagusi dituzte:
Korrosioarekiko joera: Ingurune hezeetan, aluminioak oxigenoarekin erreakzionatzen du aluminio oxidozko babes-geruza bat sortzeko, baina ingurune azidoek edo alkalinoek hesi natural hori kaltetu dezakete.
Higadura-erresistentzia eskasa: aluminio puruak HV15-20 gogortasuna baino ez du (altzairuak HV40-60 du), eta marradurak gertatzeko joera dago eguneroko marruskaduraren ondorioz.
Muga estetikoak: Tratatu gabeko aluminiozko gainazala matea eta distirarik gabekoa da, eta horrek zaildu egiten du goi-mailako diseinu-eskakizunak betetzea.
Gainazalen tratamendurako teknologiak arazo hauei aurre egitera bideratuta dago, aluminioaren gainazalean 0,1-500 μm-ko estaldura funtzional bat eratuz, korrosioarekiko erresistentzia, higadurarekiko erresistentzia eta apainketa bezalako ezaugarriak emanez. Mundu osoan 200 milioi tona aluminio baino gehiagok gainazalen tratamendua jasotzen dute urtero, eta horrek 300.000 milioi dolar baino gehiagoko ekoizpen-balioa sortzen du.
Gainazalen tratamendurako teknologia nagusien analisi osoa
Anodizazioa: Elektrolisi magikoak 'armadura' sortzen du
Printzipioa: Aluminiozko materiala azido sulfuriko elektrolitoan murgildu eta 10-200 μm-ko alumina zeramikazko geruza bat sortu gainazalean elektrifikatu ondoren.
Nabarmen teknikoak
HV300-erainoko gogortasuna duen mikroeskalako ezti-orratz egitura bat eratzea (15 aldiz handituta)
200 kolore baino gehiagotan tindatu daiteke (iPhone-rako urdin gradientea, adibidez).
Gatz-ihinztaduraren korrosioarekiko erresistentzia 2000 ordu arte (ohiko aluminiozko plakak 500 ordu bakarrik).
Aplikazio kasua
Aeroespaziala: Boeing 787aren fuselajearen azalaren anodizazio tratamenduak hiru aldiz hobetzen du UV zahartzearen erresistentzia.
Eraikinaren gortina-horma: 50 μm-ko lodierako Alucobond panel konposatu anodizatutako filma, 50 urte baino gehiagoko iraupenarekin.
Galvanizazioa: Metalezko estalduraren mugaz gaindiko integrazioa
Printzipioa: Deposizio elektrokimikoaren bidez, nikel, kromo, eztainu eta beste metal geruza batzuk aluminioaren gainazalean estaltzen dira.
Berrikuntzaren aurrerapena:
Nanoelektroenplaketa: Japoniak 1 μm-ko lodierako estaldura ultrameheak garatzen ditu substratu arin baten abantaila mantentzeko.
Konpositezko galvanizazioa: diamantezko partikulak gehitzea xafla-soluzioari gogortasuna HV1000-ra igotzeko.
Ingurumen-ordezkapena: Zianurorik gabeko galvanizazio-prozesuak % 90 murrizten ditu metal astunen isuriak.
Aplikazio eszenatokiak
Automobilgintzako osagaiak: Tesla bateriaren erretilua nikel geruzaz estalita, 800 ℃-rainoko tenperatura altuak jasateko gai dena.
Produktu elektronikoak: MacBook-aren karkasa kobrezko geruzaz estalita, eroankortasun termikoa % 40 hobetua.
Mikroarku oxidazioa (MAO): zeramikazko estaldurarako "labe atomikoa"
Printzipio teknikoa: Tentsio handiko eremu elektrikoaren pean, plasma deskarga sortzen da aluminioaren gainazalean, 10-200 μm-ko zeramikazko geruza bat eratuz.
Errendimendu abantailak:
Higaduraren aurkako erresistentzia: Higadura-tasa 5 × 10⁻⁷ mm³/N·m bezain baxua da (anodizazioaren 1/5).
Isolamendu-errendimendua: 2000V/mm-ko matxura-tentsioa (altzairuarena baino 10 aldiz handiagoa).
Biobateragarritasuna: medikoki ziurtatua artikulazio artifizialen inplantazioan erabiltzeko.
Mugako aplikazioak:
Ekipamendu medikoa: Alemaniako B Braun kirurgia-tresnak MAOz estalita daude gainazalean, % 99,9ko antibakteriano-tasarekin.
Espazio-ontzien isolamendua: NASAk Al₂O∝–TiO₂ konpositezko zeramikazko geruza garatu zuen, 2000 ℃-rainoko tenperaturari erresistentea.
Bihurketa kimikorako filma: fabrikazio berderako “ezkutu ikusezina”
Ezaugarri teknikoak: Ez da elektrizitaterik behar, babes-filma sortzen du giro-tenperaturako disoluzioan.
Prozesu tipikoa:
Kromatoen bihurketa: Korrosioarekiko erresistentzia bikaina, baina kromo hexabalentea kartzinogenoa da (Europar Batasunak debekatuta).
Fosfato kromato bihurketa: kromo gabeko eta ingurumena errespetatzen duen alternatiba irtenbide bat, Ford-en ekoizpen-lerroan guztiz aplikatua.
Silano tratamendua: Metal gatzak organosilano molekulekin ordezkatzeak % 70 murrizten ditu hondakin-uren tratamenduaren kostuak.
Iraultza teknologiko berri eta iraultzailea
Nano estaldura: molekula mailako zehaztasun babesa
Harvard Unibertsitateak garatutako "loto hosto efektu biomimetikoa" duen estaldurak 160 graduko kontaktu angelua du eta ur tantak automatikoki erortzen dira.Alemaniako BASF nanozeramikazko estaldurak, 200 nm-ko lodierarekin, harea eta legarraren inpaktuari aurre egin diezaioke.
Auto-sendatzeko estaldura: materialen “auto-birsorkuntza”
Japoniako Kansai Coatingsek mikrokapsula bidezko auto-sendatze sistema bat garatu du, marradura-guneetan konponketa-agenteak askatzen dituena, 24 orduko leheneratzea ahalbidetuz.
Hefei Materialen Zientzia eta Teknologia Institutuak, Txinako Zientzien Akademiak, beroaren eraginpean automatikoki konpontzen den estaldura termikoki sentikorra garatu du.
Kolore aldaketa adimenduneko estaldura: 'pentsatu' dezakeen gainazala
Israelgo Gentex beira elektrokromikoa, tentsioaren arabera doitutako argi-transmitantziarekin (% 1 -% 80)
Alemaniako Merck tinta elektronikoaren teknologiak aluminiozko plaken gainazaleko ereduen aldaketa dinamikoa lortzen du.
Industria aplikazioen panorama
Kontsumo elektronika: zehaztasun artisautzaren erakusleihoa
Huawei Mate seriearen markoak mikroarku oxidazio + PVD estaldura hartzen du, 0,6 mm-ko lodiera baino ez duena.Samsung Galaxy S24 Ultra markoak diamante itxurako karbono-filma (DLC) erabiltzen du, HV900 gogortasunarekin.
Energia Berriko Ibilgailuak: Arintasunaren eta Segurtasunaren arteko Oreka
BYD pala bateriaren erretiluak anodizatze + epoxi erretxinazko estaldura du, UL94 V-0 suaren aurkakoa
BMW iX xasisaren blindajea zeramikazko silanoz estalita dago, eta horrek pisua % 30 murrizten du eta inpaktuei erresistentea da.
Arkitektura-gortina-horma: Hiri-estetikaren adierazpen teknologikoa
Dubaiko Burj Khalifa eraikinaren kanpoko hormak fluorokarbonoz estalita daude, 50 urte arteko eguraldiarekiko erresistentzia dutenak.
Shanghai Center Building-eko dorrearen koroak fotokatalisi bidezko autogarbiketa-estaldura erabiltzen du hautsa kentzeko euri-garbiketaren ondoren.
Etorkizuneko joerak eta erronkak
Fabrikazio Berdearen Eraldaketa
Bihotzeko bihurketa-agentea: landare-estraktuak erabiltzea produktu kimiko tradizionalak ordezkatzeko
Tenperatura baxuko plasma tratamendua: energia-kontsumoa % 50 murriztu da, ez da hondakin-uren isurketarik egiten.
Integrazio multifuntzionala
Superhidrofobo, antibakteriano eta eroalezko hiru estalduraren ikerketa eta garapena
Luzagarria den estaldura elektronikoa: eroankortasuna mantentzen du % 300eko luzapen-tasa izan arren.
Garapen adimenduna
Sentsore integratuko estaldura: Materialaren osasun-egoeraren denbora errealeko monitorizazioa.
Argiarekiko sentikorra den kolore-aldaketa duen estaldura: automatikoki doitzen du kolorearen sakonera UV intentsitatearen arabera.
Argitaratze data: 2025eko apirilaren 9a