Povrchové úpravy hliníku a duralu

Eloxování

Eloxování- ELektrická OXidace je tím nejlepším způsobem povrchové úpravy hliníhu a jeho slitin. Jde o proces, kdy na povrchu hliníku, který je v elektrolytické lázni zapojen na kladný pól elektrického zdroje, se vytvoří pevná a tvrdá vrstva oxidu, který zlepšuje mechanické a chemické vlastnosti eloxovaných výrobků. Velkou výhodou je možnost jednoduchého probarvení této vrstvy různými barvivy do prakticky libovolného odstínu. Navíc na rozdíl od vrstvených barev natíraných, či stříkaných, nemá eloxová vrstva při správném provedení tendenci k odlupování a barvivo je v této vrstvě uzavřeno. Během eloxování vzniká na povrchu hliníku vrstva oxidu hlinitého se strukturou korundu- extrémní tvrdost, silná 5 - 25 mikronů. Celá technologie eloxování není složitá je vcelku dobře proveditelná doma s dobrými výsledky. Co vše tedy budeme potřebovat?

• Odmašťovadlo- trichlor, tetrachlor, ether smíchaný 1:1 s isopropylalkoholem, saponát
• Mořidlo- hydroxid sodný [známý louh na čištění odpadů] s koncentrací 20%
• Eloxovací lázeň- kyselina sírová 15-25% v destilované vodě
• Barvivo- barviva určená pro elox, případně barvivo DUHA na tkaniny
• Uzavírací roztok- octan nikelnatý 5 g/L
• Stejnosměrný zdroj 10-20V s regulací proudu

Předmět nejprve důkladně odmastíme pomocí kartáčku a uvedených prostředků. Poté je vhodné ještě dokončit odmaštění roztokem vody a saponátu. Nakonec předmět po odmaštění opláchneme čistou vodou. Po odmaštění se již předmětu nesmíme dotýkat holýma rukama, jinak na eloxovaném kusu budou stopy po otiscích prstů. Nejlepší je pracovat v gumových rukavicích, protože nejen že povrch předmětu neznečistíme, ale zároveň máme ruce chráněny před používanou chemií.

Je-li předmět odmaštěn a osušen, ponoříme jej na 10-30 sec. do 20% roztoku hydroxidu sodného při pokojové teplotě. Tato mořící lázeň odstraní zbytky jakékoliv mastnoty a zároveň povrch vyjasní. Po moření předmět důkladně opláchneme vodou od zbytků hydroxidové lázně. Předmět nenecháváme v lázni příliš dlouho, protože hliník se v koncentrovaných roztocích louhů rozpouští za vzniku tetrahydroxohlinitanu sodného a vodíku.

Nyní musíme eloxovaný kus dokonale vodivě propojit s přívodem proudu. Použijte zásadně hliníkové přívodní vodiče, eloxovací lázeň kromě hliníku (případně titanu, olova) nesmí přijít do styku s žádným jiným kovem, protože by došlo k jeho rozpouštění a znehodnocení lázně. Přívodní vodič musí být propojen s eloxovaným kusem opravdu dokonale, protože nejen že povede nemalý proud, ale také vznikající eloxová vrstva Al₂O₃ je dokonale nevodivá a eloxování se pak zastaví. Osobně doporučuji použít hliníkový šroub pod jehož hlavu stočíme přívodní drát. Stejně pochopitelně řešíme i katodu, nebo-li záporný pól, jež je tvořena hliníkovou deskou, která by měla mít plochu třikrát větší, než eloxovaný předmět. Zde můžeme použít krom hliníku případně olovo, nebo titan [určitě ho doma každý máte pár kilo :-))).

Nyní ponoříme předmět do eloxovací lázně tak, aby se nemohl dotknout katody. Zapneme zdroj stejnosměrného proudu a pomalu zvyšujeme velikost proudu až do cílové hodnoty, která by se měla pohybovat mezi 1.5-3A/dm². To, že proces začal, poznáme podle unikajících bublinek plynů z povrchu elektrod (katody i anody-eloxovaného dílu). Pakliže se bubliny neobjeví je něco špatně. Buď není předmět vodivě spojen s přívodním hliníkovým vodičem, nebo je přívod proudu někde přerušen. Během eloxování nesmí teplota lázně překročit 25°C. Zejména při větších proudových hustotách je nutné chlazení. Optimální je teplota v rozmezí cca 18 - 25 °C. Poklesne-li prudce během eloxování procházející proud, je to opět známka nedokonalého galvanického propojení přívodního vodiče a eloxovaného předmětu. Ve spoji totiž došlo k vytvoření izolační vrstvy a přerušení obvodu. Doba eloxování je závislá od proudové hustoty použité na eloxování, která činí 77 Ampérminut/dm². Budeme-li tedy eloxovat předmět o ploše 1dm², při použitém proudu 1.5 A by měla být 51 minut a při proudu 3 A cca 25 minut. Vypočítaný čas je maximální přípustný, protože při neúměrném prodlužování eloxování se proces otočí a začne docházet k pozvolnému rozpouštění vytvořené vrstvy Al₂O₃. Stejně tak překročení uvedeného proudu není žádoucí. Při menším proudu dojde k vytvoření příliš tenké a měkké vrstvy, nebo de nevytvoří vůbec. Jak se postupně během eloxování vytváří tato nevodivá vrstva, do jisté míry klesá i nastavený proud, takže je třeba ho hlídat a případně přidat.

Po dokončení eloxování odpojíme proud, předmět vyjmeme a důkladně opláchneme. Platí pravidlo, že stejnou dobu po kterou byl předmět v eloxovací lázni by měl být po opláchnutí ponechán v destliované vodě pro odstranění zbytků kyseliny sírové.

Opláchnutý předmět ponoříme na 15sec až 30min do roztoku barviva o teplotě max. 60°C. Koncentraci barviva volím v rozmezí 10-20 g/l. Doba ponoření je závislá požadované sytosti barvy. Dobu, která je nutná k získání požadované sytosti barvy, je vhodné odzkoušet na zkušebním kousku plechu, který je ze stejného materiálu jako vlastní eloxovaný předmět. Dále je třeba také počítat s tím, že výsledná sytost barvy bude poněkud nižšší po následném uzavření vrstvy, proto je vhodné ponechat předmět v roztoku delší dobu. Toto už je věcí zkušenosti a cviku. Pozor! Během barvení nesmí dojít k překročení max. teploty 60°C, jinak dojde k uzavření povrchu a výrobek nebude řádně obarven.

Aby povrchová vrstva oxidu získla po eloxování správné mechanické vlastnosti a došlo k pevnému uzavření barviva ve vrstvě, musí dojít k uzavření pórů v oxidové vrstvě. Toho docílíme zahřátím předmětu ve vodní lázni na teplotu 90°C po dobu alespoň 60 minut. Ke zkrácení této doby lze využít například 5% roztoku octanu nikelnatého s příměsí 0.5% octanu amonného (není nezbytně nutný). V této lázni pak stačí k uzavření povrchu zahřívat předmět po dobu 5-10 minut na teplotu 90°C, nebo 20 minut při teplotě 80°C. Výrobek navíc při tomto postupu získá lepší vzhled a mechanické vlastnosti, než při použití pouze destilované vody. Po vyjmutí, opláchnutí a vysušení povrch napustíme nejlépe lněným olejem. Osobně používám i jiné oleje.

Pokud chcete docílit opravdu extrémní odolnosti eloxovaného povrchu, je třeba vytvořit vrstvu silnější, než jaká vzniká během běžného eloxování. Provedeme pak "Mražený elox"- během eloxování dodržujeme teplotu eloxovací lázně v rozmezí 4-5°C. Tím dojde ke zvýšení vodivosti do větší hloubky a vznikající vrstva kysličníku hlinitého pronikne do větší hloubky eloxovaného předmětu. Toto však není vhodné provádět u dlouhých předmětů, které budou během používání nějak pružit, protože tyto silné vrstvy pak mají snahu při průhybu předmětu popraskat.

Záměrně jsem vynechal ještě jeden článek procesu, který však ve většině případů není potřebný. Je jím desoxidace, kterou v případě potřeby provádíme před eloxováním samotným. Tento krok však není většinou potřeba provádět. Je vhodný zejména při použití některých legovaných slitin hliníku a slouží k odstranění např. mědi, křemíku a některých oxidů. K desoxidaci se využívá roztoku síranu železitého, chloridu železitého nebo chloridu měďnatého o koncentraci cca 30% . Předmět ponecháme v lázni 3-5 minut. Desoxidaci je vhodné vyzkoušet při použití hliníkových slitin, které nelze při dodržení uvedeného postupu spolehlivě eloxovat.

Černění podomácku bez elektrolýzy 1.

Před černěním je opět třeba povrch dokonale odmastit prostředky uvedenými výše, a stejně jako vpředchozím procesu, se jich už nedotýkat rukama. Poté namíchat lázeň:

• 15 g manganistanu draselného
• 25 g dusičnanu měďnatého
• 5 ml kyseliny dusičné
• 1000 ml vody

Předměty ponoříme do lázně 80 – 100°C teplé na dobu 20 minut. Při kratší době je zbarvení hnědé. Poté opět díly důkladně opláchneme a usušíme. Poté potřeme díly jemným lněným olejem.

Černění podomácku bez elektrolýzy 2.

Před černěním opět povrch dokonale odmastíme prostředky uvedenými výše, a stejně jako vpředchozím procesu, se jich už nedotýkáme holýma rukama. Poté namícháme lázeň:

• 30g FeCl₃ - chlorid železitý
• 1-5ml HCl - kyselina chlorovodíková
• doplnit destilovanou vovou na 1.5l

Předměty ponoříme do lázně a cca 5 minut vaříme. Poté opět díly důkladně opláchneme a usušíme, a potřeme jemným lněným olejem.

Závěrem

Závěrem musím upozornit, že pracujeme s nebezpečnými chemikáliemi! Zvláště kyselina dusičná je extrémně nebezpečná, a nemělo by dojít ke styku s organickými látkami!!! Stejně tak lázeň na eloxování není zrovna vhodná k pití, a o nebezpečí všech těchto chemikálií pro lidské oko snad ani není třeba psát. Při elektrolýze pak dochází k vyvýjení vodíku, takže je nutné elox provádět v dobře větrané místnosti bez zdrojů ohně, či jiskření. Osobně doporučuji při práci používat plexištít a samozřejmě chemické rukavice. Při míchání kyselin a vody, VŽDY lijeme kyselinu do vody a nikdy naopak! Čím více je použitá kyselina koncentrovaná, tím pomaleji ji musíme do vody lít, protože v okamžiku mísení dochází k místnímu zahřívání. Konečně vše děláte na vlastní riziko, a veškeré vaše konání by mělo odpovídat znalostem a dovednostem.