Jak eloxovat hliník?

Kdysi jsem si myslel, že eloxování hliníku umí jen továrny. Ale po prostudování jednotlivých kroků jsem zjistil, že při správném nastavení může každý pochopit, jak to funguje.

Eloxování hliníku je několikastupňový elektrochemický proces, který zesiluje přirozenou vrstvu oxidu, čímž se zvyšuje odolnost proti korozi, trvanlivost a povrchová úprava.

Jakmile jsem pochopil celý proces - od čištění až po utěsnění - mohl jsem konečně pochopit, proč se tak hojně používá v letectví, stavebnictví a spotřební elektronice.

Jaké jsou kroky při eloxování hliníku?

Když jsem se poprvé zajímal o eloxování, zdálo se mi to matoucí. Příliš mnoho chemikálií, kroků a drátů. Ale pak jsem si to rozdělil do jednoduchých fází.

Proces eloxování zahrnuje čištění, leptání, odleptání, eloxování v kyselé lázni, volitelné barvení a utěsnění.

Zde je přehled kroků, které dělám při přípravě a eloxování hliníkového dílu.

1. Čištění

Nejprve očistím hliníkový povrch, abych odstranil mastnotu, nečistoty nebo případnou oxidaci. Obvykle používám odmašťovač nebo jemný alkalický čisticí prostředek. Tento krok je velmi důležitý, protože jakékoli zbytky mohou zničit eloxovaný povrch.

• Běžné čisticí prostředky: mýdlo na nádobí, Simple Green nebo fosforečnan trisodný
• Důkladně opláchněte s čistou vodou

2. Leptání

Poté hliník vyleptám roztokem hydroxidu sodného. Leptání odstraní tenkou vrstvu povrchu a pomůže vyrovnat škrábance nebo vady.

• Řešení: 5-10% NaOH (louh) smíchaný s vodou
• Čas: 3-5 minut
• Po leptání vždy opláchněte

Leptání vytváří mírně matný povrch a dodává eloxované vrstvě jednotný základ.

3. Desmutace

Po leptání často zůstávají černé nebo šedé zbytky (smut). Pro rozpuštění tohoto zbytku ponořím díl do roztoku kyseliny dusičné.

• Řešení: 20-30% kyselina dusičná smíchaná s vodou
• Čas: 1-2 minuty
• Důkladně opláchněte

Tento krok je důležitý zejména u slitin hliníku, které obsahují měď, křemík nebo zinek.

4. Eloxování (fáze elektrolýzy)

Zde je skutečné jádro procesu. Vyčištěnou součást ponořím do elektrolytu kyseliny sírové a pustím do ní stejnosměrný proud. Hliníková část se stane anodou (+) a olověná nebo hliníková katoda (-) uzavře obvod.

• Řešení: 15-20% kyselina sírová + destilovaná voda
• Napětí: 12-18 V (DC)
• Aktuální: 0,03-0,06 ampérů na čtvereční palec
• Čas: 30-90 minut
• Teplota: 15-25 °C pro většinu povrchových úprav

Kyslík uvolněný při elektrolýze reaguje s hliníkem za vzniku porézní vrstvy oxidu. Tato vrstva se později barví nebo utěsňuje.

5. Volitelné zbarvení

Pokud chci určitou barvu, obarvím díl ihned po eloxování. Barva se dostane do porézního povrchu a chemicky se spojí.

• Barviva: anilinová barviva, barviva na bázi kovových solí nebo barviva na tkaniny
• Čas: 5-15 minut ve vyhřívané barvicí lázni
• Před uzavřením dobře opláchněte

6. Těsnění

Abych zafixoval barvu nebo bezbarvý povrch a ochránil oxidovou vrstvu, utěsním díl ponořením do horké vody nebo roztoku octanu nikelnatého.

• Metoda vařící vody: 20-30 minut
• Těsnění z niklu za studena: rychlejší, ale méně odolné

Tento závěrečný krok má zásadní význam pro odolnost proti korozi a trvanlivost povrchové úpravy.

Souhrnná tabulka procesu eloxování

Jaká řešení se používají při eloxování hliníku?

Když jsem poprvé četl o eloxování, byl jsem zahlcen chemickými názvy. Ukázalo se však, že seznam není tak dlouhý - a většinu z nich lze snadno najít.

Klíčovými roztoky při eloxování jsou kyselina sírová pro eloxování, hydroxid sodný pro leptání, kyselina dusičná pro odmořování a voda pro utěsnění.

Zde je seznam toho, co používám:

1. Kyselina sírová (h-sO?)

Jedná se o standardní elektrolyt pro eloxování typu II. Ředím ho destilovanou vodou na objem asi 15-20%.

• Vytváří porézní vrstvu oxidu
• Vyžaduje stabilní regulaci teploty
• K dostání v obchodech s chemickými potřebami

2. Hydroxid sodný (NaOH)

Ten se používá k leptání hliníku. Rozbíjí vrstvu oxidu a škrábance na povrchu.

• Vysoce žíravé
• Používá se v čisticích prostředcích na trouby a odtoky
• Nejlépe se používá v ředění 5-10%

3. Kyselina dusičná (HNO?)

Používá se k odleptání hliníku po leptání, zejména slitin s mědí nebo zinkem.

• Rozpouští zbývající nehliníkové zbytky
• Silný oxidant
• Je třeba s nimi zacházet opatrně

4. Acetát niklu nebo vroucí voda

Pro utěsnění používám buď:

• Vroucí destilovaná voda (95-100 °C) po dobu 20-30 minut
• Těsnění z niklu za studena (75-90 °F) s kratší dobou ošetření

Obojí uzavírá póry a zvyšuje odolnost proti korozi.

Tabulka chemických řešení

Jak dlouho by měl hliník zůstat v kyselé lázni?

Když jsem hliník eloxoval poprvé, nevěděl jsem, jak dlouho to mám nechat. Odhadl jsem to - a výsledek byl nerovnoměrný. Později jsem se dozvěděl, že každá velikost a cíl dílu ovlivňuje dobu.

Při standardním eloxování (typ II) by měl hliník zůstat v kyselé lázni 30 až 90 minut v závislosti na hustotě proudu a požadované tloušťce oxidu.

Takto se rozhoduji o délce eloxování:

• Tenké povlaky (5-10 mikronů): 30 minut
• Standardní povlaky (10-25 mikronů): 45-60 minut
• Tvrdé povlaky (typ III, 25-100 mikronů): až 2 hodiny při nižších teplotách

Faktory ovlivňující čas

• Hustota proudu: Větší proud znamená rychlejší růst oxidu. Já používám asi 0,03 ampéru na čtvereční palec.
• Síla kyseliny: Silnější kyselina může proces urychlit.
• Teplota: Nižší teploty zpomalují reakci, ale zlepšují tvrdost vrstvy.

U malých dílů často začínám po 45 minutách a před utěsněním zkontroluji povrchovou úpravu.

Jak dosáhnout čiré eloxované povrchové úpravy?

Vždycky se mi líbil čistý, kartáčovaný vzhled přírodního hliníku. Přemýšlel jsem, jak tento vzhled zachovat bez barvy.

K dosažení čirého eloxovaného povrchu používám vysoce čistý hliník, kontrolovanou lázeň s kyselinou sírovou a správnou metodu tmelení bez barviv.

Na co se zaměřuji:

1. Používejte hliník vysoké čistoty

Lepší výsledky poskytují slitiny s menším obsahem mědi, křemíku nebo zinku. Já dávám přednost:

• 6063 (vynikající povrchová úprava)
• 5052 (dobrá pevnost a vzhled)

Vyhněte se materiálům 2024 nebo 7075, které při eloxování tmavnou.

2. Důsledná příprava povrchu

Před eloxováním hliník mechanicky leštím nebo kartáčuju, pokud chci mít saténový nebo reflexní povrch. Pak vyčistím a vyleptám jako obvykle.

3. Řízení teploty a napětí lázně

Lázeň udržuji chladnou (~18 °C) a stabilní napětí 12-15 V. Tím se vytvoří čirá, jemně pórovitá vrstva oxidu.

4. Nepoužívejte barviva

Fázi barvení zcela vynechávám. Oxidová vrstva bude vypadat přirozeně stříbrošedě. Pokud se předtím vyleští, zůstane světlá.

5. Utěsnění povrchu

Tavím ve vroucí vodě nebo v octanu nikelnatém. Tím se póry uzavřou a zabrání se pozdějšímu vniknutí nečistot.

Kontrolní seznam pro čiré eloxování

Závěr

Nyní chápu, že eloxování hliníku je víc než jen ponoření kovu do kyseliny. Je to přesný, několikastupňový proces, který mění povrch. Díky správnému čištění, eloxovacímu roztoku, načasování a utěsnění mohu kontrolovat jak vzhled, tak výkon. Ať už chci průhledný povrch nebo výraznou barvu, proces zůstává stejný - pečlivý, čistý a důsledný.