eloxování tlakově litého hliníku: Techniky, výzvy a aplikace

Eloxování tlakově litého hliníku je klíčový proces povrchové úpravy kovů, který zvyšuje odolnost, ochranu proti korozi a vzhled hliníkových výrobků, které se získávají tlakovým litím. Se stále rostoucími požadavky průmyslu na výrobu lehčích komponent s vysokou pevností pro vše od automobilových dílů až po pouzdra elektroniky se jeho povrchové vlastnosti staly jednou z nejdůležitějších věcí, které je třeba mu dodat.

Za procesem eloxování stojí řízená vrstva oxidu, která se na povrchu hliníku vytváří technikou elektrochemie. Ačkoli tato metoda byla důkladně vyvinuta pro čistý hliník, její použití pro slitinu, která se vytváří při tlakovém lití, je spojeno se zvláštními obtížemi kvůli obsahu dalších prvků, jako je křemík a zinek. To pak přivádí výrobce k otázce, zda lze eloxovat tlakově litý hliník, aniž by to bylo na úkor kvality a vzhledu.

K dosažení úrovně výkonu v náročných podmínkách se v některých průmyslových odvětvích používá kombinace technik, které se dnes označují jako tlakové lití hliníkových slitin, pokovování eloxování. Tato technika je kombinací síly galvanického pokovování a eloxování, a proto představuje lepší tvrdost povrchu, vodivost a odolnost proti korozi.

Tento článek představuje vědecké poznatky, techniky a rozdíly v eloxování tlakově litého hliníku, aby poskytl ucelený obraz konstruktérům, designérům a výrobcům, kteří chtějí používat spolehlivou a dlouhotrvající technologii povrchové úpravy.

Co je tlakový hliníkový odlitek?

Při tlakovém lití se roztavený kov vtlačuje pod vysokým tlakem do dutiny formy. Hliník je lehký a pevný, což z něj činí efektivní materiál pro výrobu odolných dílů s vysokou rozměrovou přesností. Nicméně kvůli několika nečistotám a pórovitosti, které se v procesu vyskytují, jsou postupy povrchové úpravy, jako je eloxování tlakově litého hliníku, složité.

Do hliníkových slitin pro tlakové lití se také běžně přidává křemík a další přísady, aby se zlepšila tekutost a další mechanické vlastnosti. To však komplikuje práci na povrchové úpravě, protože právě tato aditiva naruší proces eloxování. 

Věda o eloxování

Eloxování je elektrochemická úprava, která zpevňuje a zesiluje oxidový film, který se přirozeně vyskytuje na kovu a činí jej tvrdším. Tato metoda zvýší životnost/odolnost, odolnost proti korozi a vzhled. Eloxovaná povrchová úprava hliníku má pórovitou strukturu, která je ideální pro absorpci zapečetěných barviv a tmelů, a tak poskytují dobré dekorativní a funkční využití.

Potíž s eloxováním tlakově litého hliníku spočívá v jeho složení. Slitina s vysokým obsahem křemíku se špatně eloxuje a důsledkem může být skvrnitý povrch nebo snížená odolnost proti korozi. Proto je pro úspěšné eloxování důležité složení slitiny.

Co je eloxování tlakově litého hliníku?

Eloxování tlakově litého hliníku. Eloxování tlakově litého hliníku je elektrochemické ošetření tlakově litých hliníkových dílů za účelem vytvoření trvalé, ochranné, často dekorativní vrstvy oxidu odolného proti korozi na povrchu. Tato technika se hodí zejména v oblastech, které vyžadují ochranu proti korozi, pokrok v tvrdosti povrchu a omezený estetický efekt.

Při procesu známém jako eloxování hliníkového odlitku se hliníkový díl vloží do elektrolytické lázně s kyselinou, obvykle kyselinou sírovou, a vytvoří se v ní elektrický proud. To vede k oxidaci povrchu hliníku za vzniku řízené a rovnoměrné oxidové vrstvy. Tento proces však může být komplikovaný vzhledem ke zvláštnímu složení hliníkových odlitků, které běžně obsahují vysoký obsah křemíku a dalších legujících složek.

Přesto průmyslová odvětví stále investují do technologií, které pomáhají maximalizovat kvalitu eloxování tlakově litého hliníku. Konečná příprava eloxované povrchové úpravy se provádí metodami přípravy povrchu, jako je leštění, leptání kyselinou a smutování, aby se odstranily nečistoty.

Seznam předmětů, u nichž se používá eloxování tlakově litého hliníku, je dlouhý, včetně automobilových dílů, spotřební elektroniky a mnoha dalších, ať už pro funkční účely, nebo jako ozdoba. Schopnost eloxování prodloužit životnost dílů, stejně jako jejich náchylnost k degradaci vlivem prostředí, z něj činí zásadní techniku povrchové úpravy v současném výrobním průmyslu.

Proces

Proces eloxování tlakově litého hliníku se skládá z různých důležitých kroků, které je třeba dodržet, aby bylo dosaženo dobré, rovnoměrné a kvalitní povrchové úpravy, i když se jedná o náročný proces vzhledem k faktorům, které použití tlakově litých kovů provázejí. Všechny kroky by měly být dobře regulovány, aby bylo možné řešit takové problémy, jako je pórovitost povrchu a nesoudržnost slitin.

1. Čištění a odmašťování

Barva, mastnota a olej ulpívají na povrchu a je třeba je před eloxováním odstranit čištěním. Díky tomu se oxid vytvoří na povrchu materiálu rovnoměrně po celou dobu procesu eloxování tlakově litého hliníku.

2. Leptání a odleptávání

Vnější vrstva se poté odstraní a leptáním pomocí alkalického roztoku se vytvoří čistý kovový povrch. Poté následuje proces odstranění zbytků legujících prvků, což je běžný jev při eloxování tlakově litého hliníku.

3. Eloxování ( elektrolytická oxidace )

Součástka je ponořena do elektrolytického roztoku, obvykle kyseliny sírové, a připojena jako anoda. Pomocí elektrického proudu se vytvoří kontrolovaná vrstva oxidu. Tento krok tvoří jádro procesu eloxování tlakově litého hliníku, protože určuje tloušťku, pórovitost a trvanlivost konečné povrchové úpravy.

4. Vybarvení (volitelné)

Pokud je povrchová úprava barevná, mohou být do porézního eloxovaného povrchu přidána barviva. Tento proces se obvykle používá v dekorativních procesech, kde při eloxování tlakově litého hliníku záleží na vzhledu stejně jako na výkonu.

5. Těsnění

Nakonec se díl utěsní horkou vodou nebo octanem niklu; často se utěsnění provádí v horké vodě nebo octanu niklu, aby se utěsnily póry a zvýšila odolnost proti korozi. Tímto procesem se utěsní barviva a zesílí vrstva oxidu, nd proces eloxování tlakově litého hliníku je dokončen.

Všechny kroky tohoto procesu musí být přesně kontrolovány, stejně jako typy používaných materiálů pro tlakové lití, protože jejich složení bývá proměnlivé. Správný proces eloxování zanechává dlouhotrvající vzhled, který je příjemný a odolává opotřebení, korozi a působení prostředí.

Často, obecné slitiny a jejich použití

Když se rozhovor točí kolem hliníkového eloxovacího odlitku, je třeba si uvědomit různé slitiny. Mezi nejtypičtější patří:

1. Hliník-křemík (Al-Si): Má dobrou slévatelnost a tepelné vlastnosti a špatné anodizační vlastnosti, protože obsahuje velké množství křemíku.
2. Hliník-zinek (Al-Zn): Vyznačují se vysokou pevností a hladkými povrchovými úpravami; vytvářejí však nestálé výsledky eloxování.
3. Hliník-hořčík (AlMg): Poskytuje vyšší odolnost proti korozi a povrchovou úpravu, ale v tlakovém lití se používá méně často.

Dokonce i tloušťka eloxování a barevná rovnoměrnost a stupeň přilnavosti povrchu závisí na obsahu slitiny, takže úspěch eloxování tlakového hliníkového odlitku vyžaduje správnou volbu slitiny.

Jak je to s pokovováním a dalšími možnostmi pokovování?

Před rozšířením eloxování se povrchová ochrana hliníkový tlakový odlitek součásti mohly být tvořeny kovy, jako je chrom nebo nikl. Ty sice fungují, ale nejsou tak šetrné k životnímu prostředí, nejsou ekonomické a nemají dlouhou životnost. Kombinaci obou vlastností eloxování a galvanického pokovování využívá technika integrované povrchové úpravy, což je tzv. metoda tlakového lití hliníkových slitin, pokovování a eloxování. Lze ji účinně použít ve špičkových aplikacích, protože pomocí této dvojí úpravy lze zlepšit vodivost, odolnost proti korozi a vzhled. Aby však byly tyto metody úspěšné, vyžadují pečlivou kontrolu procesu a čistotu materiálů.

Vzhledem k tomu, že se průmyslový sektor snaží vyrábět efektivnější a ekologičtější technologie a také udržitelnější technologie, klade si mnoho konstruktérů a designérů otázku: Lze eloxovat tlakově litý hliník způsobem, který je udržitelný a efektivní a nevyžaduje použití toxických pokovovacích sloučenin? Odpověď na tuto otázku sice není jednoduchá, ale díky inovacím a efektivitě procesu se přiklání spíše k ano.

Je možné eloxovat tlakově litý hliník?

Jeden z nejčastějších technických požadavků na technických fórech a ve výrobní literatuře zní takto: Umíte eloxovat tlakově litý hliník?

Rychlá odpověď je ano, ale to není tak docela případ eloxování čistého hliníku. Nevodivé částice vzniklé přítomností křemíku a zinku v tlakově litých slitinách narušují tvorbu oxidové vrstvy. Tyto částice způsobují nerovnoměrný povrch, nízkou přilnavost a také proměnlivou absorpci barviva.

Mnohé z těchto problémů však lze vyřešit speciální předúpravou (leptání, odleptávání) a použitím optimalizovaných slitin. Nejlepší využití procesu eloxování tlakového hliníkového odlitku pochází z průmyslových odvětví, která zvládla schopnost kontroly kvality, výběr materiálu a správnou přípravu povrchu.

Pokud je však tlakový hliníkový odlitek proveden správně, nabízí se otázka, zda lze hliníkový odlitek eloxovat, odpověď: ano, lze to provést.

Použitý materiál

Proces eloxování tlakového hliníkového odlitku je směsí zařízení, chemikálií a kovů, jejichž cílem je vytvořit ochrannou a kontrolovanou vrstvu oxidu. Níže jsou uvedeny podrobnosti o důležitých materiálech nezbytných pro tento proces:

1. Tlakové lití slitin hliníku

Hlavním základem bude samozřejmě samotný hliník, konkrétně slitiny na bázi hliníku a křemíku (Al-Si) nebo hliníku a zinku (Al-Zn). V případě eloxování tlakových hliníkových odlitků jsou slitiny s nízkým obsahem křemíku bez vad a s rovnoměrnější vrstvou oxidu. Slitiny s vysokým obsahem křemíku se snáze odlévají, ale mohou způsobit komplikace v podobě nerovnoměrného povrchu během procesu eloxování.

2. Elektrolytický roztok

Kyselina sírová (H 2 SO 4 ) je nejoblíbenějším elektrolytem při eloxování hliníkových odlitků pod tlakem. Jedná se o prostředek, který umožňuje řízenou oxidaci povrchu hliníku. Při haranodisingu může elektrolyt obsahovat také přísady, jako je kyselina šťavelová, a vyžaduje přísnou kontrolu teploty.

3. De-smutingové činidla

Vzhledem k tomu, že slitiny používané při tlakovém lití obsahují další kovy, jako je zinek, hořčík a měď, jsou po procesu leptání použity odrezovače (obvykle na bázi kyseliny dusičné), které povrch očistí, a tím zlepší tvorbu oxidů leptáním během procesu známého jako eloxování hliníkových odlitků.

4. Těsnicí řešení

Oxid se poté uzavře pod horkou deionizovanou vodou, octanem nikelnatým nebo křemičitanovými roztoky, aby se po eloxování zvýšila odolnost proti korozi. Použití těchto materiálů má zásadní význam pro prodloužení životnosti eloxovaného povrchu po postupu eloxování tlakového hliníkového odlitku.

5. Barevná barviva (volitelně)

V případě požadavku na barvu lze barvu získat barvením během procesu eloxování pomocí organických nebo anorganických barviv. Použitá porézní oxidová vrstva přijímá tato barviva, která se následně uzavřou, aby získala trvalou estetickou hodnotu.

Zda bude povrchová úprava úspěšná, závisí na volbě materiálů použitých v procesu eloxování tlakově litého hliníku. Vše, včetně složení slitiny, elektrolytu, musí být zvoleno a regulováno speciálně pro překonání problémů spojených s použitím podkladu z tlakového odlitku.

Způsoby eloxování tlakově litého hliníku.

Eloxování má různé třídy procesů vyvinutých podle průmyslových požadavků. V případě eloxování tlakově litého hliníku je důležité zvolit správný typ, protože slitina má různé specifické vlastnosti, jako je obsah křemíku a pórovitost povrchu.

1. Typ I - eloxování kyselinou chromovou

To se děje nejdříve a výsledná vrstva oxidu je tenká (0,52,5 mikronu). Jedná se o materiál středně odolný proti korozi a používá se především v leteckých součástkách. V případech eloxování tlakově litého hliníku se téměř nepoužívá, protože není příliš odolný a protože obsahuje chrom, který má obavy z hlediska ochrany životního prostředí.

2. Typ II - eloxování kyselinou sírovou

Jedná se o nejrozšířenější postup eloxování, který lze použít jako funkční i dekorativní povrchovou úpravu. Vytváří střední oxidační vrstvu (5-25 mikronů). Při aplikacích v procesu eloxování tlakově litého hliníku vyžadují rovnoměrné výsledky řádnou přípravu povrchů.

3. Typ III - tvrdé eloxování

Tento proces, nazývaný také eloxování tvrdým povlakem, se používá k vytvoření silné vrstvy vysoce odolné proti opotřebení (25150 mikronů). Lze jej použít tam, kde dochází k silnému tření nebo v extrémních podmínkách. Jedná se o složitý proces a eloxování hliníkových tlakových odlitků je možné při dobré kontrole napětí a teploty.

4. Proces PEO Plazmová elektrolytická oxidace (PEO)

PEO je modernější technologie založená na použití plazmových výbojů, které nanášejí povlak oxidu podobný keramice. Je méně obvyklá, ale poskytuje nejlepší tvrdost a teplotní odolnost a je možností, která hledí do budoucnosti eloxování hliníkových tlakových odlitků.

5. Integram Colouraanodising

Při tomto procesu vzniká barva současně s oxidovou vrstvou během eloxování. Vznikají tmavé, kovové odstíny a příležitostně se používá u špičkových povrchových úprav, při nichž se používá eloxovaný tlakově litý hliník.

Tvrdé eloxování tlakově litého hliníku

Další specializovaná forma eloxování, označovaná jako tvrdé eloxování. hliníkový odliteka oxidový povlak získaný po eloxování je vysoce odolný proti opotřebení a mnohonásobně silnější než standardní eloxování. Je ideální u součástí s vysokým namáháním, třením nebo v drsném prostředí.

Při této metodě se při eloxování používá vysoké napětí a nízká teplota. Tím se dosáhne tloušťky povlaku 25 až 150 mikronů s vynikající odolností proti oděru i dielektrickou pevností.

Nicméně to, co se může zdát jako jednoduché řešení problému, tedy tvrdé eloxování hliníkových tlakových odlitků, tomu tak vždy není. Slitiny s vysokým obsahem křemíku nebo zinku mohou ovlivnit kvalitu povlaku tím, že se stane nepravidelným nebo se odlupuje. Proto je důležitá předúprava a výběr slitiny.

Letecký a automobilový průmysl nebo vojenské aplikace vytvářejí obranu na míru, která je velmi žádoucí v takových odvětvích, jako je tvrdé eloxování ochranných vlastností hliníkových odlitků.

Pokovování a povrchová úprava

Kromě eloxování existují i další dokončovací procesy, jako je galvanické pokovování, práškové lakování a lakování. Ačkoli eloxování se provádí na skutečném povrchu kovu, pokovování je nanesení dalšího kovu na kov.

Galvanické pokovení zlepší vodivost a také zakryje vady odlitku. Není však tak odolné a šetrné k životnímu prostředí jako eloxování hliníkových odlitků. Anodizace je vhodnějším a udržitelnějším řešením tam, kde je důležitá krása, odolnost proti opotřebení a korozi.

Podniky v oblasti tlakového lití hliníkových slitin, ng pokovování eloxování - kombinované procesy

Použitá slova znamenají, že se jedná o tlakové lití hliníkových slitin, pokovování a eloxování, což znamená, že se jedná o kombinovaný proces, kdy se při dokončování tlakově litých hliníkových dílů bere v úvahu jak pokovování, tak eloxování. Někdy se vytvářejí hybridní konfigurace, které zahrnují prvotní pokovení (aby se vyřešila pórovitost a vodivost) a následné eloxování.

U tlakového lití hliníkových slitin, pokovování a eloxování je nutná intenzivní kontrola. Povrchové nečistoty musí být pečlivě odstraněny, aby bylo dosaženo dobré přilnavosti a konzistentních výsledků. Elektronika a automobilový průmysl jsou odvětví, která tento dvojí proces používají, pokud je potřeba mít funkční i kosmetickou výhodu.

Volba správného pořadí a postupu práce v rámci definice, kombinace tlakového lití hliníkové slitiny - pokovování - eloxování může výrazně ovlivnit trvanlivost a funkčnost dílu.

Výhody

Výhody, které eloxování tlakově litého hliníku přináší, jsou důvodem, proč se stalo oblíbenou metodou povrchové úpravy v mnoha průmyslových odvětvích. Tento proces má u tlakově litých součástí obrovskou přidanou hodnotu v podobě zvýšené odolnosti a estetického vzhledu. Klíčové výhody jsou následující:

1. Odolnost proti korozi

Mezi největší výhody procesu eloxování tlakového hliníkového odlitku patří zvýšená odolnost proti korozi. Anodizovaná vrstva jako ochranná bariéra udržuje vlhkost, chemikálie a škodliviny na uzdě a ty nemohou proniknout do hliníkového povrchu ani v automobilových a námořních podmínkách.

2. Zvýšená tvrdost povrchu

Eloxování tlakově litého hliníku je elektrochemická reakce, při níž vzniká houževnatá, proti poškrábání odolná a mechanicky pevná vrstva oxidu. Díky tomu je vhodná pro díly vystavené tření nebo pravidelnému zacházení.

3. Estetická všestrannost

Techniku eloxování tlakově litého hliníku lze provádět mnoha různými způsoby, tj. od čirých barev až po zářivé barvy, a přesto dosáhnout přirozeného povrchu kovu. To ji předurčuje k tomu, aby byla velmi vyhledávaná u zboží spotřební elektroniky, dekorativních železářských prací a prvků architektury.

4. Šetrnost k životnímu prostředí

Na rozdíl od většiny procesů povrchové úpravy je eloxování tlakově litého hliníku bezpečnější pro životní prostředí. Při tomto procesu nedochází k vypouštění těkavých organických látek (VOC) a většinu použitého materiálu lze recyklovat, což docela dobře odpovídá současným cílům udržitelnosti.

5. Lepší lepení barev a nátěrů

Přilnavost takových nátěrů, tmelů a lepidel se zvyšuje díky porézním vlastnostem eloxované vrstvy, která vzniká při eloxování tlakově litého hliníku. To představuje dobrý základní nátěr, který lze použít při dokončovacích pracích, pokud je to nutné.

Výhody eloxování tlakově litého hliníku tedy zdaleka nespočívají jen ve vylepšení vzhledu, ale díky této úpravě je díl odolnější a v konečném důsledku pevnější, což výrazně zvyšuje jeho životnost a alternativní využití v průmyslové praxi.

Využití v průmyslu a aplikace

eloxování hliníkových tlakových odlitků se používá v nejširším slova smyslu; téměř ve všech průmyslových odvětvích, jako např.:

• Automobilový průmysl: Užitečná je thanodizovaná povrchová úprava dílů, jako jsou skříně převodovek, držáky a díly motoru.
• Elektronika: Pouzdra a chladiče jsou eloxované, aby sloužily jako izolace a odolávaly teplu.
• Letectví a kosmonautika: Nekonstrukční a konstrukční prvky jsou ošetřeny tak, aby měly zvýšenou odolnost.
• Spotřební zboží: Ozdobné prvky, jako jsou kliky, knoflíky a rámy, jsou eloxované, aby dobře vypadaly a také déle vydržely.

V obou těchto průmyslových odvětvích jsou procesy, jako je tvrdé anodizování tlakové lití hliníku a hliníkových slitin, pokovování anodizace, přizpůsobeny potřebám aplikace.

Obtíže a omezení

Ačkoli má eloxování tlakově litého hliníku své přednosti, není bez obtíží:

• Složení slitiny: Slitiny s vysokým obsahem křemíku nebo zinku znemožňují eloxování.
• Pórovitost: Pórovitost tlakového odlitku způsobí nerovnosti povrchu, které mohou zachytit eloxovací chemikálie nebo způsobit nekonzistentní povrchovou úpravu.
• Náklady: Tvrdé eloxování a dvoustupňové procesy, jako je tzv. eloxování tlakového lití hliníkových slitin, jsou nákladné, protože kontrola a příprava povrchu jsou velmi důležité faktory.
• Předpisy v oblasti životního prostředí: Existují metody eloxování, při kterých se používají nebezpečné chemické látky a jsou vyžadovány přísné předpisy na ochranu životního prostředí.

Existují také některé běžné otázky, například zda lze eloxovat tlakově litý hliník, a to kvůli rozdílům ve výsledcích špatně kontrolovaných procesů. Pro zajištění kvality je nezbytné sofistikované vybavení, kompetentní personál a bezchybná kontrola kvality.

Závěr

Stručně řečeno, eloxování hliníkových odlitků pod tlakem je jednoduše prospěšný proces, který by zajistil nad očekávání dlouhou životnost, odolnost proti korozi a estetický vzhled.Jeho použití bylo dále rozšířeno hybridními procesy, jako je přidání dalších procesů na konec procesu, ale i přes jeho omezení (zejména složení slitiny a obavy z pórovitosti) bylo rozšířeno díky inovacím ve způsobu přípravy povrchu. Tuto technologii využívají taková odvětví jako letecký průmysl až po spotřební elektroniku, aby podpořila výkonnost a vizuální dokonalost. Mnoho lidí si stále klade otázku, zda lze eloxovat tlakově litý hliník, odpověď je jednoznačně kladná, pokud je správně ošetřen.

V případech, kdy je zapotřebí tvrdší povrch, přichází na řadu tvrdé eloxování tlakově litého hliníku, které sice zdaleka nesplňuje ekologické a mechanické požadavky, ale je lepší volbou než ostatní povrchy. Pokud je eloxování provedeno správně, za použití správného postupu, správné slitiny a se zvláštní pozorností věnovanou provedení, je jedním ze základů povrchové úpravy hliníku a může být jednou ze základních součástí moderní výroby.