Eloxování

text byl převzat z GSRX , jednoho nadšence do dvou kol, přeformátován a doplněn.

Elektrolytickou oxidací neboli eloxováním získáme povrch, který nejen vzoruje korozi a lze ho i barvit, ale navíc docílíme tvrdosti povrchu, která se blíží tvrdosti skla. Pracovišť, která kutilům tuto službu v malém poskytují, spíše ubylo, a tak většinou nezbývá než se do toho pustit vlastními silami. Není to ostatně tak těžké.

Výrobek nejdříve na několik minut ponoříme do 10-20% roztoku hydroxidu sodného (NaOH). Získáme jej rozpuštěním 100-200g pevného NaOH koupeného v nějakém lepším obchodě s fotopotřebami v 800-900ml vody. Protože eloxovaný předmět bude sám tvořit elektrodu, uchytíme jej za jeden konec hliníkového vodiče, opláchneme ve vodě a ponoříme do velké, skleněné, hliníkové nebo polyetylenové nádoby vhodných rozměrů s přibližně 22% roztokem kyseliny sírové (H2SO4). Ten získáme třeba tak, že k 520ml kyseliny, který se prodává do olověných akumulátorů, opatrně přilijeme 350ml vody (destilované). Výsledná hustota roztoku by se měla v každém případě pohybovat kolem 1,155 gcm-1. Do tohoto roztoku ponoříme ještě druhou elektrodu – nejlépe hliníkový plech svinutý do válce kolem stěny nádoby. Pokud je nádoba z hliníku (resp. ze slitiny hliníku), může sama tvořit elektrodu.

Za zdroj proudu pro vlastní eloxaci poslouží i obyčejná nabíječka akumulátorů, výhodná je možnost měřit proud, či jej dokonce regulovat. Eloxovaný předmět bude anodou(+), druhá elektroda katodou(-). Nejlépe je ponořit nádobu ještě do další, větší kádě se studenou vodou, protože při průchodu proudu dochází k ohřívání roztoku, což celý proces značně zpomaluje. Pak už můžeme zapnout proud. Samo eloxování trvá od 5 do 100 minut, záleží na velikosti proudu, velikosti povrchu součástky a také na tom, jak se nám podaří udržet teplotu roztoku kolem 20°C. S délkou procesu asi bude nutné z počátku trochu experimentovat.

Nakonec součástku vyjmeme, opláchneme a obarvíme – nejlépe povařením v barvivu DUHA, které se používá k barvení umělých tkanin. Dobrých výsledků dosáhneme obvykle s černým barvivem. Teprve pak je možné se součástky dotknout rukou, protože jinak každá mastnota způsobí světlou skvrnu. Předmět na závěr ještě povaříme v destilované vodě (asi 10 minut), usušíme, potřeme libovolným olejem a vyleštíme kouskem flanelového hadříku. Získáme tak součástku či konstrukční prvek, který se svými vlastnostmi blíží nerezu, při podstatně nižší ceně a snazším opracování.


text byl převzat z www.ekochem-ppu.cz.

Eloxování je zajímavou povrchovou úpravou hliníku a jeho slitin. Pro dobré vlastnosti této konverzní vrstvy nachází široké uplatnění v průmyslu. Korozní odolnost, barevnost, lesklý nebo matný povrch dává součástce dekorativní vzhled.

Z technologického hlediska jde o povrchovou úpravu finančně méně náročnou, ekologicky šetrnou, kde nejsou použity toxické látky. Likvidace odpadních vod a vyčerpaných lázní spočívá v neutralizaci a sedimentaci kalů. Zahuštěné kaly zlikviduje odborná firma nebo je možné dále zpracovat (zahustit) na kalolisu.

Úvod:

Inovace technologie eloxování přinesla z ekologického hlediska šetrnější postupy, nové chemické přípravky a rozšířila sortiment eloxovatelného materiálu. O pracovním postupu a nových chemických materiálech přinášíme následující informaci:

Technologický předpis je zaměřen na anodickou oxidaci hliníku a jeho slitin v přípravcích Rogal. Jedná se o inovovanou technologii, která zajišťuje efektní povrchovou úpravu s dobrou korozní odolností a ochranou proti opotřebení. Tato technologie přinesla vyšší produktivitu, zvýšenou kvalitu- hlavně vzhledu, zlepšení pracovního prostředí a je také přínosem v oblasti ekologie. Dnes se eloxují materiály, které dříve nebylo možné kvalitně eloxovat.

Princip procesu:

Průchodem stejnosměrného proudu v lázni vhodného složení dochází k polarizaci, anoda je oxidována a vytváří se na ní tvrdý a stabilní oxid. (Použití střídavého proudu z důvodu pomalé tvorby vrstvy nemá provozní význam).

Průběh sumárních elektrochemických a chemických reakcí při anodické oxidaci hliníku:

2 H2O-----O2 + 4H+ + 2e-
2 H2SO4 -----H2S2O8 + 2H+ + 2e-
H2S2O8 -----H2SO5 + H2SO4
H2SO5 + H2O ------ H2SO4 + O2 + 2H+ + 2e-
2 Al + 2/3 O2 ------Al2O3 - vlastní tvorba
Al2O3 + 3 H2SO4 ------ Al2(SO4)3 + 3H2O - nežádoucí rozpouštění
Al2O3 + H2O ------- Al2O3. H2O - po utěsnění

Při průchodu elektrického proudu lázní vzniká velké množství tepla, proto je nutné chlazení nejen roztoku, ale hlavně vrstvy. Na anodickou oxidaci působí několik činitelů, které je nutné vyváženě sladit, aby bylo dosaženo nejvýhodnějších podmínek:

Složení vrstvy: Vrstva je složena z různě hydratovaného oxidu hliníku a po utěsnění vzniká monohydrát, vzorce Al2O3.H2O.

Vlastnosti, vzhled vrstvy: Z velké části je vzhled závislý na složení materiálu, ale i technologie má vliv na kvalitu povrchu. Odmaštění a moření v lázni Rogal 18 dává rovnoměrnější a lesklejší povrch než moření v hydroxidu sodném. Eloxační lázeň Rogal 3 z důvodu nižší agresivity dává jasnější a rovnoměrnější povlak. Legující prvky rozpouštějící se během procesu neovlivňují vzhled, zvyšují jen porezitu. Složky nerozpustné – křemík, hořčík a mangan tvoří vrstvy šedé.

Hustota: Hustota vrstvy je nepříznivě ovlivněna rozpustnými přísadami, zvyšující se tloušťkou a vyšší teplotou lázně. Poreznější vrstvy jsou lépe a sytěji barvitelné. Málo porézní vrstvy jsou tvrdší.

Tvrdost: Oxidická vrstva je velmi tvrdý povrch, tím zajišťuje výrobku zvýšenou odolnost vůči abrazi.

Tepelná vodivost: Je podstatně nižší u oxidické vrstvy než u hliníku. Také je rozdílná tepelná roztažnost.

Elektrické vlastnosti: Homogenní kysličníková vrstva je izolant, průrazové napětí je 20-40 V/ 1mm2 pro tloušťku 5-10 µm.

Korozní odolnost: Korozní odolnost v neutrálním prostředí ( pH v rozmezí 6,5 až 8 ) je vysoká. Povlaky o tloušťce 20 µm jsou spolehlivou ochranou na venkovní atmosféře.

Poznámka: stručná informace o vlastnostech eloxační vrstvy je uvedena proto, aby byla provedena správná aplikace této povrchové úpravy. Technologický postup je nutné upřesnit na základě požadavku na vzhled, korozní odolnost a funkci. Před eloxací je možné použít mechanickou úpravu. Součástky lze i chemicky upravit elektrolytickým leštěním v lázni Rogal 27 nebo matováním. Současně v provozu ověřujeme matně pracující lázeň Rogal 34, která dává saténové povlaky. Lázeň je technologicky nenáročná. Dále zkoušíme leštění v alkalické lázni Rogal 33 dávající pololesklý povrch.

Zájemcům o nové lázně poskytneme podrobné informace a materiál na odzkoušení. Naše adresa: EKOCHEM – PPÚ s.r.o., Výroba chemických přípravků pro povrchovou úpravu, 679 61 Letovice, Pražská 76, tel.: 516 474 148,

Technologický postup dekorativního eloxování v lázních ROGAL

Poznámka: Není vhodné slučovat oplachy. Doporučujeme za funkčními procesy ekonomický oplach a průtočný 2o oplach ( po operaci č. 1., 3., 5.a 10.) Průtočné oplachy napojit na iontoměničovou čistící stanici. Lázně připravit z demi vody. Dodržovat technologické podmínky! Použití demi vody k oplachu přináší technologické výhody a hlavně snížení spotřeby vody.

Potřebné zařízení: (dle uvedeného technologického postupu) Vybavení linky je dáno technologií a je zapotřebí: a) přibližně 13 van, některé vybavené odsáváním a ejektorovými tryskami b) topná tělesa s automatickou regulací teploty c) zdroj stejnosměrného proudu, napětí 15 V d) přístroj na demi vodu e) chladící zařízení f) vzduchotechnika g) iontoměničová čistící stanice h) čistící a neutralizační stanice

Podrobněji k operacím:

Odmašťování: Odmašťování je první a velmi důležitá operace v technologickém postupu, jen na kovově čistém povrchu mohou proběhnout další operace - chemické reakce. Odmaštěním rozumíme odstranění nečistot, které ulpívají na povrchu, ale nejsou chemicky vázány.

Principem odmašťování v alkalickém roztoku je: a) zmýdelnění organických tuků (nenasycené mastné kyseliny) b) ztenčování a odbourání nečistot z povrchu -emulgace, dispergace (ropné látky). c) v některých případech (např.u odmašťování hliníku) jde ještě o odstranění povrchové vrstvy rozpouštěním.

Odmaštění bez naleptání povrchu a bez ztráty lesku je prováděno v lázni Rogal 19 Pracovní koncentrace je: 2 – 4 kg/100 litrů Rogal 19.1 0,5 litru/100 litrů Rogal 19.2 teplota lázně: 50 – 60o C doba: 2 – 6 minut Pohyb lázně zesiluje odmašťovací efekt. Odmaštění v této lázni nenaruší rozměry.

Chceme-li součástku odmastit a mořit, použijeme lázeň Rogal 18 Složení lázně je upraveno tak, že obsahuje složky mořící a také odmašťovací - emulgační. Nasazení: 10 - 20 kg /100 litrů Rogal 18.1 0,5 litru/100 litrů Rogal 18.2 teplota lázně: 50 – 60oC doba: 2 –6 minut Výhodou této lázně je kvalitní odmaštění a jemné rovnoměrné moření, její dlouhá životnost a v lázni nevzniká inkrustace na stěnách vany a topném tělese. Technologie odmašťování v lázni Rogal 18 a Rogal 19 odstranila z procesu organická rozpouštědla. Při krátké expozici odmašťování v lázni Rogal 18 si ponechává součástka kovový lesk a čistý tón probarvení.

Vyjasnění v lázni Rogal 32 Pokud legury a nečistoty nejsou rozpustné v alkalické mořící lázni, zůstanou po moření na povrchu jako tmavá, stíratelná vrstva (nejčastěji měď, mangan, železo, nikl, hořčík a křemík). Tuto vrstvu je nutné před eloxací odstranit mořením v kyselině sírové. Složení lázně Rogal 32: kyselina sírová cca 100g/litr ( ředění 1:2) pří použití kyseliny sírové akumulátorové. Příprava 100 litrů lázně: 30 litrů kyseliny sírové akumulátorové a 1 kg Rogal 32.1 a 0,5 litr Rogal 32.2 a 70 litrů vody. Pracovní podmínky: doba 1-5 minut teplota 20 – 25oC Za provozu je nutné lázeň odsávat. Po vyjasnění (zesvětlení) musí být povrch čistý, světlý a smáčivý. Výhody lázně Rogal 32 je zlepšení pracovního prostředí a snížení obsahu dusičnanů v odpadních vodách.

Anodická oxidace – eloxování Potřebné zařízení: Vana z polypropylénu je vybavena odsáváním, mícháním lázně ejektorovými tryskami, chladícím zařízením a ohřevem lázně s regulací teploty. Armatura a katody jsou z hliníku. Potřebné chemikálie: K přípravě lázně je zapotřebí demi voda, kyselina sírová akumulátorová 38 % a přípravek Rogal 3. Příprava 100 litrů eloxační lázně: Do vany za stálého míchání nalijeme 66 litrů demi vody 34 litrů kyseliny sírové akumulátorové 3 kg přísady Rogal 3A 3 kg přísady Rogal 3B Po rozpuštění přísady je lázeň provozuschopná.

Provozní složení lázně: 140 – 180 g/litr kyselina sírová 18 g/litr maximální obsah hliníku

Pracovní podmínky: teplota lázně: 25 – 30o C, (eloxace probíhá při nižší teplotě) proud. hustota: 1 – 2 A/dm2 doba: 15 – 45 minut

Vypírání vrstvy: Neméně důležitou operací je vypírání kyseliny sírové z kysličníkové vrstvy.Urychlujícím faktorem je intenzivní míchání - cirkulace nebo čeření. Výhodné je oplachování v demi vodě. Minimální doba je 15 minut při průtoku vody 20 litrů/m2. Tato operace ovlivňuje kvalitu eloxu. Po procesu eloxování je výhodné zařazení neprůtočného oplachu a dvoustupňový oplach. V prvním stupni se kyselina spláchne s povrchu a v druhém proběhne vyprání pórů.

Barvení Princip barvení spočívá v zaplnění pórů ve vrstvě. Z důvodu širokého sortimentu barevných odstínů se nečastěji používají organická barviva, v provozu se osvědčil barviva fy Clariant-AG a tato firma poskytuje i odborný servis. Sytější tóny vyžadují vyšší koncentraci barviva a také větší tloušťku vrstvy, např. černá barva vyžaduje tloušťku 10 µm a koncentraci barvy 10g/litr. U světlých tónů je koncentrace barviva nižší než 1g/litr. Barvení v anorganických barvivech je dnes použito vyjimečně a lze jen dosáhnout zlaté tóny z roztoku šťavelanu železitoamonného. Další vybarvení žlutého tónu je možné v roztoku dvojchromanu, při tomto způsobu probarvení a utěsnění je podstatně zvýšená korozní odolnost eloxu, (minimálně 500 hod. v korozní komoře).

Oplach Oplach po barvení je výhodné provést krátkodobě s několika ponory. Dvoustupňový oplach je výhodný.

Utěsnění Utěsnění je důležitou operací (na provoze často podceněnou), jen kvalitní uzavření pórů zajišťuje korozní odolnost. Vzniklá oxidická vrstva se utěsněním ve vřelé vodě změní na monohydrát Al2O3.H2O a současně se změní i krystalická mřížka a uzavřou se póry. Utěsnění je možné provést několika způsoby: Uzavření vrstvy v demi vodě, tato technologie vyžaduje vysokou teplotu lázně 95oC a dlouhou dobu expozice cca 30 minut.Takto utěsněná vrstva vykazuje dobrou odolnost. Zvýšenou korozní odolnost dosáhneme v roztoku dvojchromanu, kromě uzavření pórů a rekrystalizace je dosaženo tvorby chromátu, který zvyšuje korozní odolnost. Pracovní podmínky jsou totožné jako v prvním případě Soli některých těžkých kovů mají příznivý vliv na utěsnění pórů. Výhodou této technologie je, že probíhá za normální teploty a tím je dosaženo úspory energie. Dodáváme lázeň Rogal 21, která dává dobrou korozní odolnost ověřenou korozní zkouškou. Utěsnění pórů vodou ředitelnými laky. V oblasti lakování pozinkovaných součástí je dosahováno vyšší korozní odolnosti, myslím, že by bylo vhodné tuto technologii ověřit v případě eloxu.

Lakováním utěsněné vrstvy bezbarvými laky lze dosáhnout kvalitní a efektní povrchové úpravy (tento způsob není v podstatě utěsnění). Tato technologie rozšiřuje eloxování do dalších průmyslových oblastí a do těžších korozních podmínek.

Oplach: Oplachování je krátkodobé, obdobné jako po barvení. K oplachové technice: V technologii eloxování je spotřeba demi vody vysoká (na přípravu a doplnění eloxační, barvící a utěsňovací lázně), proto je výhodné i oplachové vody napojit na iontoměničovou stanici. Z technologického hlediska se příznivě projevuje oplachování demi vodou. Zařazením ekonomického oplachu, dvoustupňového oplachu a postřiku se uspoří voda a prodlouží životnost iontoměniče, tím se sníží náklady. Úspora vody je podstatně nižší a to je z ekologického hlediska dobré.

Sušení: Teplým vzduchem, doba min.15 minut, během sušení probíhá zavření pórů.

Kontrola Provozní kontrola eloxu spočívá v posouzení vzhledu, rovnoměrnosti probarvení, měření tloušťky a v některých případech se zkouší kvalita utěsnění.

Doporučené tloušťky eloxační vrstvy: součástky do vnitřních prostorů a namáhané na otěr 10,- µm součástky do venkovního prostředí a silně namáhané na otěr 20,- µm

Závěr: Mimo použitou literaturu je tato informace sestavena na základě laboratorních i technologických zkoušek a provozních zkušeností. Doufám, že bude přínosem nových informací v oblasti technologie anodické oxidace hliníku.

Použitá literatura: SVÚOM – zpráva anodická oxidace hliníku a jeho slitin. Bártl a Mudroch- Technologie chemických a elektrochemických povrchových úprav.

Problematika eloxování. Stávající průmyslová výroba stále více využívá hliník a jeho slitiny na různé součástky. Rozšířil se sortiment hliníkových slitin a také jejich speciální použití. Současně jsou kladeny vyšší požadavky na povrchovou úpravu. V provozu někdy vznikají problémy, proto několik informací o častějších vadách, jejich příčinách a odstranění.

Závady materiálu. Tyto závady vznikají při hutním zpracování, složení materiálu ovlivňuje kvalitu eloxu. Obdobně mohou vzniknout při strojním opracování a mechanické úpravě povrchu. Uvedené závady se projeví po vyjasnění nebo až po vybarvení. Odstranění: Zlepšená vstupní kontrola a výběr vhodného materiálu. Před zahájením sériové výroby provést zkoušku a předložit vzorky ke schválení.

Závady v technologickém procesu.

Odmašťování: Po odmaštění musí být povrch po celé ploše čistý a smáčivý. Mírně alkalické odmašťovací přípravky s detergentovou přísadou zajišťují odmaštění bez narušení rozměru a lesku. Nekvalitní odmaštění se projeví po vyjasnění špatnou smáčivostí povrchu nebo v nerovnoměrném probarvení. Odstranění: Výběr vhodného odmašťovacího přípravku a dodržování technologických parametrů.

Odmašťování s mořícím efektem: Moření v roztoku hydroxidu sodném má špatné čistící vlastnosti, jeho nevýhodou je nízká emulgační schopnost a životnost. Projeví se v nerovnoměrné eloxaci a probarvení. Odstranění: Výběr vhodné mořící lázně s odmašťovacím efektem.

Anodická oxidace: Vrstva chybí po celé ploše: nejčastější příčinou je špatný kontakt závěsu nebo součástky na závěsu. Náprava: Kontrolovat proudovou hustotu, zkontrolovat vývoj kyslíku okolo součástky, očistit armaturu včetně závěsu, udělat chemický rozbor lázně. Tenká vrstva: nízká proudová hustota, krátká expozice, nekvalitní kontakt a pasivované katody. Náprava: Provést kontrolu uvedených parametrů, očistit kontaktní plochy, upravit lázeň dle rozboru. Skvrny a nerovnoměrné probarvení: nekvalitní odmaštění a moření, strojní opracování- např. přehřátí při mechanickém leštění. Náprava: Zkvalitnit odmaštění, zvýšit chlazení mechanicky leštěné součástky. Provést chemickou kontrolu odmašťovací lázně. Vzduchové a plynové kapsy: Vznikají v uzavřených prostorech. Náprava: Zlepšit závěsovou techniku nebo uplatnit technologičnost konstrukce.

Vypírání - nekvalitní oplach po eloxaci: příčinou nedostatečného vyprání kyseliny z pórů je zhoršená korozní odolnost a dochází k lepivosti vrstvy. Náprava: Zvýšit přívod vody, zlepšit intensitu oplachu čeřením, sprchou a ejektorovými tryskami.

Oplach. Čistota povrchu je závislá na kvalitě oplachu, oplach zabraňujeme přenosu lázně. Náprava: Nepodceňovat význam oplachu, dodržet dobu a průtok vody.

Barvení: Nestejnoměrné vybarvení u jedné vsádky: Příčinou je nestejnoměrná tloušťka vrstvy, nekvalitní odmaštění – moření, nebo špatný kontakt. Náprava: Zkontrolovat kvalitu předcházejících operací a kvalitu kontaktu. Různé vybarvení u více vsádek: Náprava: dodržení stejných pracovních podmínek. Neobarvená místa okolo malých otvorů: příčinou je výtok předcházející lázně. Náprava: zkvalitnit oplachovou techniku, v některých případech je nutné dírku vypláchnout proudem vody. Lázeň vůbec nebarví: příčinou je neproběhlá oxidace nebo barva je zpolymerovaná .Příčinou polymerace je přenos kyseliny do lázně. Náprava: výměna barvící lázně, zkvalitnit oplachy a kontrolovat pH barvící lázně. Součástka při oplachu a utěsnění se odbarvuje: příčinou je usazená barva na povrchu, nepronikla do póru, (barva je zpolymerovaná.) Náprava: výměna barvící lázně, zkontrolovat oplachy a pH lázně. Málo intenzivní vybarvení: příčinou je nedostatečná vrstva, nízká koncentrace barvy. Náprava: zvýšit tloušťku vrstvy nebo zesílit koncentraci barvy.

Nelze popsat všechny možné závady eloxace, zásadně je nutné dodržet technologický postup a tím se vyhnout problémům a zmetkovitosti. Neméně je důležitá chemická kontrola lázní. Lázně během provozu jsou vyčerpány, případně zeslabeny výnosem.

Chemické rozbory lázní: U odmašťovacích a mořících lázní se stanovuje celková a volná alkalita. Vyjasňovací lázeň - stanoví se celková a volná kyselina. Eloxačni lázeň – stanoví se celková, volná kyselina a obsah hliníku. Barvící lázeň – kontrola pH. Chemické utěsnění – stanovení koncentrace niklu. Kontrolu a doplnění provádět podle návodu výrobce. Pravidelně provádět očistění linky a provozu. V některých případech úhrada za zmetky může být nákladnější než pravidelná chemická kontrola, kterou lze předcházet zmetkovitost.

Jsi   návštěvník