بأكسيد تلوين لوحة الألومنيوم للبناء
يتعرف معظم الناس على الألمنيوم المؤكسد قبل وقت طويل من إدراك ماهيته. قد يكون ذلك هو اللمسة النهائية الساتانية على واجهة أحد المكاتب، أو ألواح السقف المتلألئة في المطار، أو نغمة الشمبانيا الدافئة على واجهة متجر صغير. ولكن خلف هذا السطح المألوف تكمن مادة تقنية بشكل مدهش: صفيحة ألومنيوم ملونة مؤكسدة، تم تصميمها عند تقاطع علم المعادن والكيمياء الكهربائية والهندسة المعمارية.
إحدى الطرق المفيدة لفهم هذه المادة هي التوقف عن التفكير فيها على أنها "معدن مطلي" والبدء في التفكير فيها على أنها تحول متحكم فيه لقشرة المعدن نفسه. اللون ليس فقط على الألومنيوم؛ بالمعنى الحقيقي جدًا، يصبح جزءًا من الألومنيوم.
السطح كواجهة وظيفية
في البناء، كل مادة مكشوفة هي في الحقيقة واجهة مع البيئة. بالنسبة للوحة الألومنيوم، يجب أن تتعامل هذه الواجهة مع المطر والأشعة فوق البنفسجية والملوثات الحضرية ورذاذ الملح والاتصال باليد وتقلبات درجة الحرارة، كل ذلك مع الحفاظ على المظهر لعقود من الزمن. تستقر الدهانات والطلاءات فوق المعدن كطبقات غريبة؛ تحول الأنودة الألومنيوم العلوي إلى حاجز أكسيد بلوري متماسك.
من خلال الأنودة، تتم زراعة طبقة الأكسيد الطبيعي على الألومنيوم - التي يبلغ سمكها عادة بضعة نانومترات فقط - بطريقة يمكن التحكم فيها حتى يصل سمكها إلى ميكرون. والنتيجة هي طبقة أكسيد الألومنيوم (Al₂O₃) التي هي:
- أصعب من المعدن الأساسي
- مستقر كيميائيا في معظم الظروف الجوية
- شفافة أو شفافة، قادرة على استضافة الأصباغ والأصباغ
- ميكروبوروس في حالته غير المغلقة، مما يسمح بامتصاص اللون
بدلًا من السؤال: "ما الذي يمكنني لصقه على الألومنيوم لجعله يبدو جيدًا؟" تطرح عملية الأنودة السؤال التالي: "كيف يمكنني أن أجعل الألومنيوم نفسه هو اللمسة النهائية؟"
خيارات السبائك: تصميم الركيزة للإنهاء
ليس كل الألمنيوم متساويًا عندما يتعلق الأمر بألواح التلوين المؤكسدة. تؤثر البنية المجهرية للسبائك ومستويات الشوائب والعناصر المكونة لها بقوة على تجانس اللون واللمعان ومقاومة التآكل.
بالنسبة للأنودة المعمارية، هناك العديد من عائلات السبائك المطاوع الشائعة:
سلسلة 1xxx (الألومنيوم النقي تجاريًا، مثل 1050، 1100): استجابة أنودة ممتازة، انعكاسية عالية، ولكن قوة أقل؛ غالبًا ما يستخدم عندما يكون التشكيل أمرًا بالغ الأهمية وتكون الأحمال متواضعة.
سلسلة 3xxx (سبائك المنغنيز مثل 3003): قابلية تشكيل جيدة مع قوة محسنة مقارنة بالألمنيوم النقي؛ تستخدم على نطاق واسع للألواح الداخلية والعناصر الخارجية المجهدة قليلاً.
سلسلة 5xxx (سبائك المغنيسيوم مثل 5005، 5052): العمود الفقري للعديد من أنظمة الواجهات؛ مقاومة جيدة للتآكل، خاصة في البيئات البحرية أو الملوثة، ومناسبة جدًا للأكسدة عندما يتم التحكم في محتوى المغنيسيوم.
تميل السبائك عالية السيليكون أو النحاس، على الرغم من قوتها، إلى إنتاج تشطيبات مؤكسدة داكنة أو مرقطة أو غير متساوية وعادة ما يتم تجنبها للأسطح المرئية.
قد يبدو التركيب الكيميائي النموذجي للوحة الأنودة المعمارية 5005-H34 كما يلي:
| عنصر | النطاق النموذجي (بالوزن٪) |
|---|---|
| و | ≥ 0.30 |
| الحديد | ≥ 0.70 |
| النحاس | ≥ 0.20 |
| من | ≥ 0.20 |
| ملغ | 0.50 - 1.10 |
| كر | ≥ 0.10 |
| الزنك | ≥ 0.25 |
| ل | ≥ 0.10 |
| آل | توازن |
يشير تعيين الحرارة، مثل H32، H34، أو H36، إلى العمل البارد المتحكم فيه والتليين الجزئي. بالنسبة لألواح الواجهة، يتم اختيار هذه المزاجات لتحقيق التوازن بين التسطيح والقوة وقابلية التشكيل. ناعمة جدًا، وتنبعج الألواح؛ قاسية جدًا، وتتشقق أثناء الانحناء أو تشكل أنماط ضغط ملحوظة بصريًا تحت الفيلم الأنودي.
من الملف الخام إلى الجلد الملون: العملية سردية
يمكن قراءة مسار تصنيع لوحة الألومنيوم الملونة المؤكسدة كقصة، حيث تكتب كل خطوة فصلاً جديدًا على السطح.
يبدأ بلفائف أو صفائح. هنا، عيوب السطح هي الأشرار: سيتم تضخيم علامات اللف، والشوائب، والخدوش، وليس إخفائها، عن طريق الأكسدة. وبالتالي فإن جودة تشطيب المطحنة غير قابلة للتفاوض. يحدد العديد من المنتجين ملفات خاصة "بجودة الأنودة" لضمان الحد الأدنى من الخطوط ومحتوى التضمين.
بعد ذلك تأتي المعالجة المسبقة: إزالة الشحوم، والحفر، وإزالة التفحم. في النقش القلوي، يتم إذابة السطح بلطف، مما يؤدي إلى تسوية الخشونة الدقيقة وإعطاء مظهر موحد غير لامع أو حريري. تم تعريف "نمط" اللمسة النهائية النهائية - شديد اللمعان أو الساتان أو غير اللامع - جزئيًا هنا. يمكن أن يبدو ملفان من نفس السبيكة مختلفين تمامًا بعد الأكسدة إذا تلقيا أنظمة معالجة مسبقة مختلفة.
عندها فقط يبدأ الأنودة الحقيقية. يتم غمر الألومنيوم في إلكتروليت حمضي (عادةً حمض الكبريتيك) ويتم تصنيع الأنود في دائرة كهربائية، مما يؤدي إلى تكوين طبقة أكسيد يمكن التحكم فيها. تحدد متغيرات العملية - كثافة التيار، ودرجة حرارة الإلكتروليت، والوقت - سمك الأكسيد، عادةً في نطاق حوالي 5-25 ميكرومتر لتطبيقات البناء.
عند هذه النقطة، تكون طبقة الأكسيد بمثابة قرص عسل ثلاثي الأبعاد من المسام المجهرية، يقف على طبقة حاجزة كثيفة. تلك المسام هي بوابة اللون.
التلوين: الضوء والعمق والإدراك
تلوين الألومنيوم المؤكسد لا يقتصر فقط على اللون؛ يتعلق الأمر بالعمق وتشتت الضوء والمظهر المعتمد على الزاوية. هذا هو السبب في أن نفس الظل البرونزي أو الشمبانيا يمكن أن يبدو دافئًا في ضوء الصباح ويشبه الفولاذ تقريبًا تحت سماء ملبدة بالغيوم.
هناك عدة طرق تلوين شائعة في البناء:
تلوين كهربائيا في خطوتين
تلوين الصبغة العضوية
هنا، يتم امتصاص الأصباغ العضوية في المسام. يوفر هذا لوحة واسعة، بما في ذلك الألوان الأحمر والأزرق والأخضر النابضة بالحياة، وهي أكثر ملاءمة للتطبيقات الداخلية أو المناطق الخارجية المحمية بسبب التلاشي المحتمل للأشعة فوق البنفسجية بمرور الوقت.تلوين متكامل
يتم تلوين طبقة الأكسيد أثناء النمو عن طريق تعديل المنحل بالكهرباء والظروف المؤكسدة. يمكن أن ينتج عن ذلك درجات ألوان متينة للغاية ودقيقة، على الرغم من أن العملية أكثر تخصصًا وأقل استخدامًا على نطاق واسع من التلوين الكهربائي المكون من خطوتين للبرامج المعمارية الكبيرة.
الفعل الأخير هو الختم. يؤدي غمر الأكسيد الملون المسامي في الماء الساخن منزوع الأيونات أو محلول مانع للتسرب قائم على النيكل إلى ترطيب وتضخم الأكسيد عند فتحات المسام، مما يؤدي إلى إغلاقها بشكل فعال. تحدد جودة الختم مقاومة البقع، والاحتفاظ بالألوان، وسلوك التآكل. يؤدي الختم السيئ إلى الطباشير وقابلية بصمات الأصابع وغسل الصبغة.
الأداء في البيئة المبنية
من المغري التفكير في تلوين صفائح الألومنيوم المؤكسدة من الناحية الجمالية البحتة، ولكن قيمتها في البناء وظيفية إلى حد كبير.
يقع الفيلم الأنودي عند حوالي 300-500 فولت في الصلابة الدقيقة، في حين أن العديد من سبائك الألومنيوم الهيكلية تكون أكثر ليونة. هذا الجلد الصلب الرقيق يقاوم الخدش بشكل أفضل من معظم أنظمة الطلاء. نظرًا لأن الأكسيد غير عضوي ومترابط بإحكام، فإنه لن يتقشر أو يتشقق أو يتشقق تحت الأشعة فوق البنفسجية، كما تفعل بعض الطلاءات البوليمرية مع مرور الوقت.
يعتبر سلوك التآكل ميزة أخرى هادئة. تعمل الطبقة المؤكسدة كحاجز ضد أيونات الكلوريد والملوثات الصناعية. في المشاريع الساحلية، تتمتع السبائك المؤكسدة 5xxx ذات السماكة والختم المناسبين بتاريخ طويل من الخدمة. كما أن طبقة الأكسيد عازلة كهربائيًا، مما يمكن أن يساعد في تخفيف التأثيرات الكلفانية عند التلامس مع معادن مختلفة، عندما يتم تصميم التفاصيل بعناية.
من وجهة نظر الأداء ضد الحرائق، فإن الألومنيوم المؤكسد هو في الأساس معدن بالإضافة إلى أكسيد غير عضوي: فهو لا يحتوي على مواد رابطة عضوية قابلة للاحتراق ولا مثبطات لهب مهلجنة. في مجموعات الحوائط الساترة والواقيات المطرية، يساهم ذلك في تلبية لوائح مكافحة الحرائق الصارمة بشكل متزايد.
المعايير كالعقد غير المرئي
خلف كل لوحة تبدو "صحيحة" لعقود من الزمن، توجد شبكة من المعايير التي تحدد التوقعات المتعلقة بالجودة والأداء. على الرغم من أن هذه تختلف حسب المنطقة، إلا أن هناك العديد من النقاط المرجعية النموذجية في الصناعة:
- عادةً ما يتم تحديد سمك الفيلم الأنودي للتطبيقات المعمارية الخارجية بحوالي 15-25 ميكرومتر، اعتمادًا على التعرض.
- يمكن التحكم في اختلاف اللون عبر منطقة الواجهة باستخدام تفاوتات ΔE المقاسة مقابل لوحة رئيسية.
- غالبًا ما يتم فحص جودة الختم عن طريق اختبارات الصبغة أو الموصلية لضمان إغلاق المسام بشكل مناسب.
تصف المعايير الدولية والإقليمية، مثل ISO 7599 لأكسيد الألومنيوم وسبائكه، أو سلسلة EN 12373 وخلفائها، طرق الاختبار وتصنيفات الأفلام ومعايير الأداء. تقوم الجمعيات المعمارية وموردو أنظمة الواجهات ببناء مواصفات خاصة بالمشروع فوق هذه الأطر.
إن وجود هذه المعايير يسمح للمالكين والمهندسين المعماريين والمقاولين بمعاملة صفائح الألومنيوم الملونة المؤكسدة ليس كمقامرة، ولكن كنظام يمكن التنبؤ به ويمكن التحقق منه.
مادة تتقادم بصدق
ربما تكون الجودة الأكثر تميزًا لألواح الألومنيوم الملونة المؤكسدة، والتي يُنظر إليها من منظور معماري طويل المدى، هي أنها تميل إلى التقادم بشكل صادق وليس مسرحيًا. يمكن أن يلتقط لمعانًا أكثر نعومة مع مرور الوقت، أو تغيرات طفيفة في اللون، أو صدأ خفيف في مناطق جريان المياه. ومع ذلك، فهي نادرًا ما تفشل بالطرق الدرامية والكارثية التي يمكن أن يحدثها تقشر الطلاء أو تآكل الفولاذ.
وهذا يجعل الألومنيوم المؤكسد مادة مناسبة بشكل خاص للمباني التي تهدف إلى العيش بأمان لعقود من الزمن: المراكز المدنية، ومراكز النقل، والجامعات، والمتاحف، والمجمعات السكنية التي تهدف إلى أن تبدو مقصودة وليست مزينة حديثًا.
في النهاية، تعتبر لوحة الألومنيوم الملونة المؤكسدة أكثر من مجرد خيار زخرفي. إنه نظام تم ضبطه بعناية حيث يتم محاذاة تكوين السبائك، والحالة المزاجية، وإعداد السطح، ونمو الأكسيد، والتلوين، والختم لإنشاء تقنية رقيقة وغير مرئية بين الهندسة المعمارية والغلاف الجوي. الألوان التي نراها في الشارع هي ببساطة الأثر المرئي لتلك المحاذاة.
https://www.al-alloy.com/a/anodized-coloring-aluminum-plate-for-construction.html
