مقایسه خواص مکانیکی و متالورژیکی آندایز معمولی و آندایز رنگی با استفاده از نانورنگدانه های فلزی

اصلاح لایه اکسیدی آلومینیوم می تواند پس از رنگی سازی الکترولیتی منجر به ایجاد رنگ های متنوع از طریق پدیده تداخل نور شود. در این تحقیق، نانومورفولوژی لایه اکسیدی آلومینیوم از طریق دو فرایند، اصلاح در سولفوریک اسید و اصلاح در فسفریک اسید اصلاح شد. تغییرات متالورژیکی بعد از اصلاح مورد ارزیابی قرارگرفت و با لایه آندایز معمولی مقایسه شد. ضخامت لایه، ساختار کریستالی، توپوگرافی و مورفولوژی سطحی، مشخصه های مکانیکی شامل مدول الاستیک و نانوسختی، رفتار خوردگی و خواص الکترونیک لایه اکسیدی بررسی شد. فرایند های اصلاح تاثیرات مخربی بر روی خواص مکانیکی و مقاومت به خوردگی لایه نشان داد. آنالیز موت شاتکی نشان داد که لایه اکسیدی یک نیمه هادی از نوع n است و فرایند اصلاح هدایت الکتریکی آن را افزایش داد. تاثیر نوع فرایند اصلاح بر قابلیت ایجاد رنگ های تداخل نوری بررسی شد، لایه های اصلاح شده در سولفوریک اسید شدت رنگ ناشی از رنگی سازی الکترولیتی را تغییر داد و فرایند اصلاح در فسفریک اسید رنگ هایی کاملاً متفاوت از لایه های رنگی الکترولیتی معمولی را از طریق پدیده تداخل نور ایجاد نمود. نتایج نشان داد که لایه حایل در لایه اکسیدی رنگی تداخل نوری، نسبت به لایه آندایز الکترولیتی معمولی، نازک تر است. همچنین روش های آب بندی معمول برای لایه های آندایز رنگی تداخل نوری جوابگو نبوده و روش آب بندی با بخار آب، روش مناسبی است. لایه های اکسیدی اصلاح شده، به روش الکترولس و با رسوب نانورنگدانه های اکسید آهن رنگی سازی شدند. در اثر این روش رنگی سازی، پدیده تداخل نور مشاهده نشد. در مقابل، رنگی سازی الکترولیتی لایه آندایز اصلاح شده در فسفریک اسید توسط الکترولیت های پایه قلع، پایه نیکل یا پایه مس باعث ایجاد یک رنگ تداخل نوری یکسان شد. از این پدیده نتیجه گرفته شد که رنگ های تداخل نوری، در حقیقت از رسوب رنگدانه های فلزی ته نانوحفرات لایه اکسیدی بوجود می آید و رسوب الکترولس ذرات غیرآلی، منجر به ایجاد رنگ های تداخل نوری نمی شود. لایه های رنگی شده به وسیله رسوب الکترولس ذرات اکسیدی، الکترولیتی معمولی و تداخل نوری، بعد از قرار گرفتن در برابر اشعه فرابنفش به مدت 300 ساعت، مقاومتی عالی از خود نشان دادند. مطابق با استاندارد astm b 571 a، لایه های آندایز رنگی تداخل نوری مقاومت به خمش بیشتری از خود نشان دادند. همچنین، لایه های تداخل نوری آب بندی شده با بخار آب، استاندارد های کیفیت آب بندی astm b 136–84 و astm b 680–80 را با موفقیت پشت سر گذاشتند. نتایج استاندارد astm b 137–95 نشان داد که لایه های اکسیدی رنگی تداخل نوری تقریباً دانسیته 30% کمتر از لایه های اکسیدی رنگی الکترولیتی معمولی دارند که در توافق خوبی با میزان تخلخل تخمین زده شده برای لایه ها از روابط خواص مکانیکی، مقاومت به تنش حرارتی و تصاویر fe-sem است.