Eloxování hliníku: metody, technologie, cíle – jak provádět oxidaci doma.

Eloxování hliníku je proces vytváření odolného povlaku oxidového filmu aplikací elektrického proudu v kyselém prostředí. Eloxování se také nazývá anodická oxidace a oxidace. Proces se používá jak v průmyslovém měřítku, tak doma. Proč je eloxování hliníku potřeba a jak na to, vám řekneme v článku.

Eloxování hliníku – co to je?

Hliník je měkký kov stříbrné barvy, který se při vystavení vzduchu doslova okamžitě pokryje oxidovým filmem. Je určen k ochraně materiálu před vlivy prostředí. Fólie má však malou tloušťku a pevnost. Po pozorování přirozeného způsobu ochrany kovů v přírodě odborníci přišli na to, jak vytvořit odolnější oxidový film. Byla vyvinuta technologie, při které je povrch válcovaného hliníku potažen oxidem Al2O3. Korund, minerál s vysokou pevností, který je na druhém místě za diamantem, má stejnou chemickou strukturu.

Eloxování má kromě ochranných vlastností i doplňkovou funkci – lakování hliníkových povrchů minerálními nebo organickými barvivy. Jinými slovy, díly získané po takovém zpracování kovu mají atraktivnější barvu.

Oxidový film může mít různou tloušťku v závislosti na účelu a klimatických podmínkách provozu. Například pro vnitřní části strojů jsou hliníkové polotovary potaženy tenkou vrstvou oxidu 0,001 až 0,002 mm. A pokud je část, například I-nosník, použita jako součást konstrukce, která bude umístěna venku, pak se tloušťka povlaku pohybuje od 0,015 do 0,025 mm, v závislosti na klimatických podmínkách. Čím jsou extrémnější, tím je vrstva oxidu hustší.

Co dělá eloxovaný hliník?

Technologie eloxování výrazně zvyšuje konvenční schopnosti hliníku. Kov s dodatečným oxidovým povlakem se liší:

• zvýšená pevnost, ochrana před oděrem a jiným mechanickým poškozením – taková fólie vydrží více než 20 let;
• hladký povrch – odolný povlak vyhlazuje drobné nedokonalosti, škrábance a drobné promáčkliny;
• odolnost proti korozi – eloxování dokonce nahrazuje lakování, protože vrstva oxidu je odolnější vůči vnějším vlivům než lak;
• reflexní vlastnosti – i nejtenčí fólie Al2O3 má vynikající zrcadlové vlastnosti, čehož se využívá např. u světlometů a reflektorů;
• dielektrické vlastnosti – oxidový film působí jako izolant;
• trvanlivost – díky zvýšené odolnosti proti korozi a otěru vydrží všechny díly vyrobené z eloxovaného hliníku déle;
• zajímavý vzhled – pravidelný oxidový film na hliníku mění kov ze stříbřité na matně šedou, zatímco povlak po eloxování dodává materiálu různé neobvyklé barvy s kovovým třpytem;
• čistota – pokud držíte hliníkovou tyč v rukou bez rukavic, zůstanou na pokožce šedé skvrny, zatímco oxidový povlak zabraňuje reakci hliníku s potem;
• tepelná odolnost – fólie odolá vysokým teplotám až 1500 stupňů.

Eloxovaný hliník tedy poskytuje mnoho pozitivních vlastností a zlepšuje vlastnosti kovu. Z tohoto důvodu se tato technologie používá v různých oblastech:

• ve stavebnictví pro stavbu velkých kovových konstrukcí;
• v letadlech, lodích a strojírenství pro výrobu odolných dílů;
• při výrobě okenních rámů, balkonů, teras;
• při výrobě kondenzátorů a transformátorů;
• ve výzdobě a výrobě suvenýrů;
• při opravách a výrobě nábytku.

Technologie eloxování hliníku

Tato technologie byla poprvé objevena v Anglii. Vývoj eloxovaného hliníku byl nezbytný pro potřeby leteckého průmyslu, protože materiál neztrácí svou lehkost, ale získává zvýšenou pevnost a odolnost vůči vysokým teplotám. Postupem času letecký průmysl standardizoval povlak získaný anodickou oxidací. Norma DEF STAN 03-24/3 předurčuje, které kyseliny jsou jádrem procesu a také jakou tloušťku a pevnost by měl mít výsledný hliníkový povlak.

Metoda eloxování je založena na chemické oxidaci, to znamená, že tvorba filmu oxidů se provádí vystavením kovu elektrickému proudu v kyselém roztoku. Elektrolytem mohou být kyseliny: chromová, sulfosalicylová, sírová, šťavelová. V závislosti na kyselém prostředí se nastavuje napětí, při kterém se provádí anodizace, v rozsahu od 12 do 120 V.

Chemická oxidace se provádí dvěma technologiemi v závislosti na teplotě elektrolytu a zpracovávané součásti.

Teplá chemická anodizace

Vyrábí se při pokojové teplotě nebo s ohřevem elektrolytu na 50 stupňů. Eloxováním vzniká porézní oxidový film, který je díky svým lepivým vlastnostem vhodný pro další lakování dílu.

Hliník je předupraven, aby se odstranil oxidový film. Vrstvu lze odstranit mechanicky nebo ponořením do chemického roztoku. Vyčištěná část se ponoří do elektrolytu a přivede se napětí. Postup se provádí tak dlouho, dokud se na hliníku nevytvoří stejnoměrný mléčný povlak.

Oxidový film získaný eloxováním za tepla má nedostatečnou mechanickou pevnost a odolnost proti korozi, takže metoda je běžnější v každodenním životě než ve výrobě.

Chemická anodizace za studena

Anodizace za studena probíhá na podobném principu, ale kyselina se ochladí na teplotu nepřesahující 5 stupňů. Tento teplotní režim způsobuje zrychlený přenos elektronů – rychleji se tvoří oxidový film.

Díl je umístěn v elektrolytu v zavěšeném stavu a je k němu připojena anoda. Katoda je ve volném stavu v elektrolytu. Prochází proud 12 V Proces trvá 30 až 60 minut, v závislosti na velikosti obrobku.

Výsledkem je film s vyšší odolností proti korozi a mechanickému namáhání. Kvůli nedostatku pórů je však adheze k epoxidovému barvivu nižší než u dílů, které prošly eloxováním za tepla.

Mikrooblouková oxidace hliníku

Je to nejdražší a časově nejnáročnější metoda eloxování, ale vytváří nejodolnější oxidový film. Výsledný povlak je vzhledově podobný keramické vrstvě. Hlavní rozdíl je v tom, kolik proudu je přiváděno do elektrolytické lázně. Napětí dosahuje 600-1000 V, proudová hustota je do 30 A/dm2. To je výrazně více než u chemického eloxování.

Zásadně se pro koupel používají mírně alkalické elektrolyty a přivádí se střídavý proud. Díky takto vysokému proudu se na povrchu výrobku tvoří mikrovýboje, které vypadají jako záře. Výsledný film je hnědý, černý, hnědý, modrý a bílý. Odstín závisí na tom, jaké prvky jsou v hliníkové slitině a reagují. Například značka AK12 dává šedou barvu a AMG dává béžovou barvu.

Zajímavé také je, že mikrooblouková oxidace je vhodná nejen pro hliník, ale i pro válcovaný titan.

Barevná oxidace hliníku

Barevné anodové oxidové povlaky lze získat buď přidáním barviva nebo změnou aktuálních podmínek dodávky. Pokud například použijete nejprve střídavý a poté stejnosměrný proud na hliníkovou trubku, pokryje se zlatým nebo bronzovým odstínem.

Častěji se však používají roztoky minerálních barviv o koncentraci 0,2 až 10 g/l. Rozpouštějí se ve vodě, méně často v lihovém roztoku. Pro adsorpci barviva je důležité udržovat pH roztoku v rozmezí 5-6 jednotek. Již eloxovaný díl s bezbarvým oxidovým filmem se ponoří na dobu 5 až 30 minut do roztoku s barvivem, na tom závisí intenzita barvy. Barvivo proniká do pórů anodického povlaku a zcela zabarvuje povrch součásti.

K získání červené, bronzové a černé barvy se používá elektrolytické barvení. Část s oxidovým filmem se umístí do kyselého roztoku se solemi cínu, niklu nebo kobaltu, poté prochází proud.

Eloxování hliníku doma

Přestože proces zahrnuje nebezpečné chemické reakce, eloxování lze provést doma. Nejčastěji se provádí, když potřebujete získat malé prvky pro dekorativní účely. Změňte například barvu hliníkových rohů nebo pantů dveří. Doma můžete implementovat nejjednodušší metodu – teplou chemickou anodizaci.

Co k tomu potřebujete:

• destilovaná voda pro přípravu roztoku;
• vodný roztok kyseliny sírové, můžete si jednoduše koupit hotový elektrolyt pro baterie;
• prášek do pečiva;
• elektroda – hliník nebo olovo;
• napájení s napětím 12-15V;
• suchá anilinová organická barviva – často se používají k barvení tkanin;
• louh sodný – pro čištění kanalizačního potrubí můžete použít levný produkt;
• nádoba – sklo (pokud používáte olověnou elektrodu) nebo hliník;
• ochranné pomůcky jsou nutností, postarejte se o respirátor, brýle a rukavice.

• Smíchejte vodu a elektrolyt v poměru 1:1.
• Připravte 3% vodný roztok sody.
• Zavěste díl na hliníkový drát.
• Opláchněte část čističem trubek, ponořte ji do čisté vody a poté do připraveného elektrolytu.
• Připojte plus k vysílači a mínus k elektrodě (nebo hliníkové nádobě). Zapněte zdroj s následujícími parametry: napětí 10-15V, proud 0.8-2 A/dm2.
• Doba eloxování je 15-25 minut.
• Vypněte napájení, vyjměte součásti z elektrolytu, vložte jej do roztoku sody, aby se kyselina neutralizovala, a poté opláchněte vodou.
• Připravte roztok barviva: barvivo se přidá do vody zahřáté na 70 stupňů.
• Namočte díl do roztoku barviva na 5-10 minut.
• Natřenou část opláchněte a vložte do destilované vody, vařte půl hodiny.

Při dodržení všech pravidel by voda na konci varu měla zůstat čirá. To se provádí pouze proto, aby se barvivo lépe „utěsnilo“ v pórech.

Při eloxování doma je velmi důležité dodržovat všechna bezpečnostní opatření. Vezměte prosím na vědomí, že při tom vznikají plyny, které jsou zdraví nebezpečné. Proto je velmi důležité zvolit dobře větrané místo a nezapomenout na respirátor.

Eloxované hliníkové díly mají nízký lesk a jednotný, hladký povrch. Nejenže chrání kov, ale také jej činí esteticky atraktivním.