eloxování hliníkových odlitků vytváří ochranný povrch. Nejprve se hliníkový odlitek očistí. Poté se elektrickým proudem v kyselé lázni vytvoří vrstva oxidu. Tato vrstva zpevňuje hliník a zvyšuje jeho odolnost proti opotřebení. Nakonec lze eloxovaný díl barevně obarvit. Eloxování dodává výrobku specifickou barvu a zvyšuje jeho estetiku. Pórovitost však může ovlivnit jeho konečnou povrchovou úpravu.

Proto tento článek upozorňuje na některé důležité parametry eloxování hliníkových odlitků. Zahrnuje kontrolu kvality, postupy a taktiku předběžné úpravy.

Pokud hledáte služby eloxování hliníkových odlitků pro vaše díly pro tlakové lití, kontaktujte nás, vyřešíme váš problém, můžete přejít na stránku eloxování litého hliníku se dozvíte více o povrchové úpravě eloxováním.

Co je tlakové lití hliníku?

Hliníkové tlakové lití je nejčastěji používaný proces. Ten dokáže vyrobit ostře propracované díly pro každé průmyslové odvětví. Prvním krokem tohoto procesu je roztavení hliníkové slitiny zahřátím na bod tání.

Poté se roztavený kov vstřikuje a pod vysokým tlakem rovnoměrně vyplní ocelovou formu. Forma poskytuje tvar profilu výrobku a po ztuhnutí je díl připraven k vyjmutí.

Procesy tlakového lití

1. Každý díl s tenkými stěnami (1-2 mm) lze vyrobit pomocí vysokotlakého lití. Je to proto, že se při něm kov vstřikuje pod tlakem 10 000 a více psi, a proto se pracuje rychleji. Tento proces je vhodný i pro hromadnou výrobu.
2. Nízkotlaké tlakové lití se dokonale hodí pro tenké až středně silné stěny dílů. Poskytuje skutečný tvar bez vzniku mnoha vad. Je to však pomalý proces a používá se při něm 20-100 psi.
3. Vakuové lití nejprve vyčistí zachycený vzduch z formy. Díky tomu při odlévání nevznikají drobné otvory, které se nakonec přemění na pórovitost.

Běžné slitiny hliníku

A380:

Tato slitina má dobrou tekutost díky přítomnosti křemíkových prvků. Výrobci používají k jejímu lití teplotu 660-680 °C.

A380 se v podstatě hodí pro tenkostěnné předměty a poskytuje lepší pevnost pro eloxování než vysoce výkonné slitiny.

ADC12:

V ADC12 je vyšší obsah křemíku. Proto tyto slitiny vytvářejí těsné tolerance se stěnami 2-3 mm.

Případně je nelze eloxovat o mnoho lépe. Vstřikuje se při teplotě nižší než 650-670 °C.

Klíčové vlastnosti

• Síla: A380 vyrábí silné díly.
• Odolnost proti korozi: ADC12 nepodléhá snadno korozi.
• eloxování: A380 se dobře hodí k eloxování. Zatímco ADC12 je těžší, protože obsahuje přebytek křemíku. Ten narušuje oxidovou vrstvu.

Vady

Malé otvory (pórovitost) vznikají, když se při odlévání nepodaří rovnoměrně ochladit kov, což oslabuje díly.

Obsah nečistot nebo oxidů se může zachytit v kovu a způsobit inkluze. Tyto problémy také ovlivňují výsledky eloxování a nějakým způsobem ničí povrchovou úpravu.

Nástroje

Nástroje znamenají formu (matrici). Obvykle se vyrábí z ocelového kovu, aby měla dostatečnou pevnost. Ta proto může pracovat za vysokých teplot (přes 600 °C) a tlaku (přes 10 000 psi).

Povrchová úprava

Tlakové odlitky již mohou mít lepší a úhlednější povrch, ale je třeba odstranit drobné vady. Jejich současná drsnost se pohybuje mezi 1,6 a 3,2 µm (jako jemný smirkový papír). Leštěním těchto povrchů je lze vyhladit.

Co je eloxování hliníkových odlitků?

Eloxování je elektrochemická technika. Je to jako další vylepšení přirozené vrstvy oxidu na hliníku. Po eloxování díly snadno nekorodují. Dobře drží barvu a déle vydrží.

Automobilový průmysl, letecký průmysl a spotřební elektronika jej používají k výrobě funkčních a estetických součástí.

Elektrochemický proces

Pro eloxování dílu se připraví lázeň obsahující kyselý elektrolyt (např. kyselinu sírovou). Do ní pak pracovníci ponoří hliník.

Proces vytváří tvrdou, porézní vrstvu oxidu pomocí elektrického proudu. Tento výsledek je možný díky tvorbě iontů kyslíku. Ty se vážou s hliníkem.

Tloušťka vrstvy se může pohybovat od 5 do 100 mikrometrů (µm) v závislosti na procesu.

Chemické rovnice

• Chemická rovnice na anodě (hliníková část) je 2Al+3H₂O→Al₂O₃+6H⁺+6e-.
• Uvnitř katody podobné lázni je 6H⁺ + 6e- → 3H₂.

Typy eloxování hliníkových odlitků pod tlakem

1. Eloxování kyselinou chromovou:

Většina leteckých dílů vyžaduje dostatečnou odolnost a nižší hmotnost. V takovém případě se dobře osvědčuje eloxování kyselinou chromovou. Snadněji se s ní vytvoří tenká vrstva oxidu, obvykle o tloušťce 2-5 µm.

2. Eloxování kyselinou sírovou:

Patří do kategorie běžných typů eloxování. Proces zahrnuje použití kyseliny sírové. Může vytvářet mnohem silnější vrstvy oxidu, které se pohybují mezi 5 a 25 µm.

Obecně tato eloxace vytváří vyvážené vlastnosti odolnosti a estetiky dílů. Může se jednat o spotřební výrobky, jako jsou chytré telefony, kuchyňské nádobí a architektura.

3. Tvrdé eloxování:

Jedná se o další typ eloxování, při kterém se podobně používá kyselina sírová. Liší se však tím, že dokáže vytvořit silnější a tvrdší vrstvu oxidu. Ta může mít 25 až 100 µm.

Silnější vrstvy jsou důležité pro díly určené pro velké zatížení, aby vytvářely zábrany proti opotřebení. Příkladem jsou hydraulické systémy, vojenská zařízení a průmyslové stroje.

Mikrostruktura eloxované vrstvy.

V eloxované vrstvě jsou póry. To připomíná strukturu připomínající včelí plástve. Jejich póry dobře absorbují barvu a přidávají ochrannou vrstvu proti korozi a opotřebení.

Tvorba velikosti pórů závisí na použitém postupu. Například napětí (12-24 V) a teplota (18-22 °C pro typ II).

Konvenční vs. tvrdé eloxování

Konvenční eloxování (kyselinou sírovou) je nejvhodnější pro díly, které vyžadují estetický vzhled nebo střední odolnost proti opotřebení.

V případě extrémní odolnosti a tvrdosti je ideální tvrdé eloxování (typ 3). Lze jím dosáhnout tvrdosti až 350-500 Vickersových tvrdostí (HV).

Příprava na přednodování pro tlakové lití hliníku

Čištění

Hliníkové díly se čistí několika čisticími prostředky. Běžně se používají alkalické čisticí prostředky (pH 10-12).

Pracují při teplotě 50-70 °C. Odstranění nečistot, mastnoty nebo zbytků trvá 5-10 minut. Čističe rozkládají obsah oleje zmýdelněním, čímž jej převádějí do formy mýdla.

Kromě toho existují také čisticí prostředky na bázi rozpouštědel. Jsou příliš rychlé a odmašťují bez vody.

Leptání

Mírně drsná struktura bez oxidů obvykle vzniká leptáním. Při něm se používá žíravá soda (hydroxid sodný, 50-100 g/l). Proces probíhá při teplotě 50-70 °C a vyžaduje 1 až 5 minut odpočinku.

Drsnost dílů se zlepšuje z 0,8 µm na 1,5-3 µm. Díl tak může dobře držet nebo přilnout s barvou. Nadměrné leptání není nutně důležité, protože způsobuje vznik důlků.

Desmutace

Pro snadné odstranění černé smůly je vhodné použít proces desmutace. Smut (zbytky oxidů a legujících prvků) se objevuje po skončení leptání.

Proto potřebují roztok (kyselinu dusičnou s podílem 10-30%), který rozpustí jejich vrstvy.

Reakce uvolňování kyseliny rozpouští zbytkové oxidy a trvá 1-3 minuty. Hliníkové povrchy jsou díky tomu zcela čisté.

Měření drsnosti povrchu

Drsnost povrchu se mění, ale lze ji sledovat pomocí profilometrických měření. K analýze vrcholů a údolí se používá stylus.

Ideální parametry drsnosti se pohybují mezi 0,5 a 2,5 µm. Příliš kluzké díly nedrží dobře na povlacích, zatímco vysoká drsnost nevede k rovnoměrnému povrchu.

Význam doby zdržení a koncentrace chemických látek

Soustředění se na dobu zdržení pomáhá dosáhnout požadovaného výsledku, ať už při čištění nebo leptání.

V opačném případě může dojít k poškození dílu.

Například delší doba působení žíravé sody (více než 5 minut) vede k nadměrnému leptání tenkých stěn.

Proces eloxování pro tlakové lití hliníku

Složení elektrolytů v eloxování hliníkových odlitků

Lázeň se připraví smícháním kyseliny sírové s vodou. Pro kontrolu tvorby pórů nebo lepší absorpci se však nejlépe osvědčují přísady, jako jsou organické kyseliny.

Důležitá je také chladicí voda, která udržuje teplotu lázně kolem 18-22 °C.

Hustota proudu, teplota a čas

• Hustota proudu: Zdroj stejnosměrného proudu a omezovač proudu ji řídí. Musí se pohybovat kolem 1,5-3 A/dm². Vyšší proud urychluje proces, ale nezajišťuje rovnoměrnost.
• Napětí: 12-24 V je dostatečné pro všeobecné použití. Lze jej však upravit podle slitiny nebo tloušťky.
• Čas: eloxování trvá 30-60 minut. Delší doba vytváří silnější vrstvy.

Tvorba pórové struktury

O tvorbě pórů elektrickým proudem během eloxování jsme již hovořili. Míchadla v nich tedy rovnoměrně rozvádějí chemikálie. Barviva je vyplňují tak správně, aby snadno nekorodovaly.

Eloxování kyselinou chromovou vs. kyselinou sírovou

Kyselina chromová (typ I):

Používá kyselinu chromovou 3-10% v lázni. Vytváří tenčí vrstvy (2-5 µm) s vynikající korozní odolností, ale omezenou barvitelností.

Při tomto procesu se v lázni používá kyselina chromová 3-10%. Nejlépe funguje pro vytvoření tenčích stěn a zastavení koroze. Neplatí však pro každý nátěr.

Kyselina sírová (typ 2/3):

Je lepší ji použít pro výrobu silnějších vrstev, které mohou silně držet barvu. Tvrdé eloxování nabízí extrémní odolnost.

Úloha katody

Obvod končí na katodě (vodiče nebo ocel). V tomto místě se tvoří plynný vodík, který umožňuje anodovou reakci s ionty kyslíku.

Vliv složení slitiny

Vyšší částice křemíku v ADC12 blokují reakce, kvůli čemuž oxidová vrstva dobře nepřilne.

Nižší obsah křemíku v A380 mezitím rovnoměrně absorbuje barvu.

Postnodifikační procesy a kontrola kvality

Těsnicí mechanismy

Důležité je utěsnit porézní vrstvu. Tím se zlepší ochranná bariéra. Můžete je utěsnit horkou vodou (90-100 °C po dobu 15-30 minut). Vytvoří se tak hydratovaný oxid hlinitý.

Proces barvení

Organická nebo anorganická barviva pokrývají porézní vrstvu oxidu. Výrobci přitom umisťují díly do barvicí lázně o teplotě 50-60 °C na dobu 5-20 minut. Rovněž nástřik a ponorné lakování rovnoměrně rozvádí barvu.

Testování tloušťky

Příčná mikroskopie měří tloušťku. Jak je znázorněno na obrázku, označení oxid představuje vrstvu oxidu a A1 je pro povrch hliníku.

Úroveň tloušťky musí odpovídat normám, jako je ISO 7583. Požadavek se pohybuje mezi 5-25 µm u typu 2 nebo 25-100 µm u typu 3. Základní nedestruktivní zkoušku zajišťuje také začlenění zkoušky vířivými proudy.

eloxování hliníku tlakovým litím Testování koroze

Proces, který může určit, zda díly mohou korodovat, nebo ne, je testování solnou mlhou (ASTM B117). Výrobci díly postříkají solným sprejem a nechají je působit 100-1000 hodin.

Test elektrochemické impedanční spektroskopie analyzuje schopnost oxidové vrstvy odolávat elektrickým proudům.

Standardy kvality

Kvalita je obecně na prvním místě. Proto musí eloxované díly splňovat normy jako MIL-A-8625. Ta se zabývá přípustnou pórovitostí, tloušťkou a lepením.

Význam kontroly pH při utěsňování

Pro udržení pH těsnicí lázně je vhodné zvolit pH 5,5-6,5 (pro octan nikelnatý) nebo neutrální pH (horká voda). Z tohoto důvodu je menší pravděpodobnost neúplného utěsnění.

Závěr

Správné metody eloxování způsobí, že hliníkové odlitky budou pevnější. Účinněji odolávají korozi a vypadají krásně. Optimalizované techniky odlévání, vhodné slitiny a přesná koncentrace eloxování vytvářejí výstup s kvalitou a trvanlivostí. Existují také normy, jako je MIL-A-8625, z nichž mohou výrobci získat správný náhled na povrchovou úpravu.