Eloxovaný hliník: Pochopení procesu a jeho výhod

Eloxovaný hliník je extrémně pružný a korozivzdorný typ materiálu, který vzniká elektrochemickým procesem, při němž se na hliníku vytváří vlastní vrstva oxidu. To se provádí ponořením hliníku do elektrolytu, tj. kyseliny sírové, a průchodem elektrického proudu. To vede k vytvoření oxidu hlinitého, který je silnější a váže se uvnitř materiálu, a ne pouze na jeho povrchu. Díky tomu je eloxovaný hliník pevnější, odolnější proti opotřebení a korozi a schopný přežít v náročných povětrnostních podmínkách.
Při eloxování se zlepšují některé vlastnosti hliníku, díky nimž je použitelný, a navíc je lze esteticky upravit. Absorpcí barviv do porézní oxidové vrstvy vytvořené eloxováním je možné získat jasné a stálé barvy. Tato vlastnost umožňuje použití eloxovaného hliníku v architektuře, automobilech a spotřební elektronice, kde je třeba vyvážit odolnost s dobrým vzhledem.
Jednou z největších výhod eloxovaného hliníku je odolnost proti korozi. Tato vrstva oxidu hlinitého chrání hliník před vlhkostí, solí a chemikáliemi, a proto hliník nejlépe funguje ve venkovních podmínkách i v mořských podmínkách. Eloxovaný hliník je také vysoce odolný proti oděru, což znamená, že požadovaná hmota je navržena tak, aby dlouho vydržela na výrobku, který je vystaven opotřebení, jako jsou automobilové komponenty, průmyslové nástroje nebo dokonce kuchyňské nádobí.

Obsah

Co je eloxování?

Proces, který zesiluje přirozenou vrstvu oxidu na hliníku a je známý jako eloxování, je elektrochemický proces. Hliník se umístí do roztoku elektrolytu, obvykle roztoku kyseliny sírové, a působí na něj elektrický proud, čímž se vytvoří silná povrchová úprava odolná proti korozi. Tento postup zvyšuje pevnost kovu a odolnost proti opotřebení a také umožňuje barvení barev. Konečným produktem je eloxovaný hliník, který je pevnější a vydrží déle než hliník neupravený.

Co je eloxovaný hliník?

Eloxovaný hliník znamená hliník, který již byl zpracován pomocí tzv. eloxovacího procesu. Toho je dosaženo změnou povrchu hliníku vytvořením silné, odolné vrstvy oxidu. Normální vrstvy pouze leží na povrchu a vrstva oxidu vytvořená na eloxovaném hliníku se stává součástí samotného hliníku. Výsledkem je trvanlivější materiál odolný proti korozi a poškrábání.

Při typickém procesu eloxování se suspenze hliník se umístí do elektrolytického roztoku, kterým je obvykle kyselina sírová, a procesem prochází elektrický proud. Jeho výsledkem je tvorba oxidu hlinitého na povrchu kovu. Vrstva oxidu může být různá a v jiných situacích můžete do procesu přidat barviva, abyste získali barevný oxid.

Hlavní parametry eloxovaného hliníku jsou následující:

Odolnost: Eloxovaný povrch je velmi odolný, pokud jde o poškrábání, opotřebení a korozi.
Odolnost proti korozi: Eloxovaný hliník dále zvyšuje nekorozivní vlastnosti kovu vůči okolnímu prostředí; vlivům, které zahrnují vlhkost, chemikálie, sůl atd.
Estetická přitažlivost: Jak je vidět, eloxovaný povlak poskytuje velmi bohaté barevné úpravy, které nejsou pouze pentonem, ale součástí povrchu.
Udržitelnost: Eloxovaný hliník je 100 % recyklovatelný a ve srovnání s lakovaným nebo pokoveným hliníkem je šetrnější k životnímu prostředí.

V závislosti na způsobu výroby je eloxovaný hliník zcela běžný v leteckém a automobilovém průmyslu, architektuře a elektronice a nabízí synergii pevnosti, funkčnosti a estetiky. Eloxování hliníku přináší praktické i estetické výhody, ať už se používá u vysoce výkonných součástí, dekorativních hliníkových aplikací nebo výrobků, které jsou vystaveny extrémním podmínkám prostředí.

Proces eloxování hliníku

eloxování: Při elektrochemické úpravě se hliníkový povrch přemění na velmi silnou a korozivzdornou vrstvu oxidu. Proces zahrnuje řadu důležitých kroků, které přispívají k výslednému výrobku z hlediska funkčních a estetických potřeb. Toto je nástin procesu eloxování hliníku:

První krok: Příprava hliníku

Při přípravě hliníku lze užít následující:

Hliník se před eloxováním nejprve očistí, aby se odstranily veškeré nečistoty, olej nebo kontaminanty. Obvykle to lze provést pomocí alkalického roztoku nebo chemického čisticího prostředku. Je důležité, aby byl povrch vyčištěn, protože jakákoli nečistota se dostane do eloxování a způsobí potíže v kvalitě oxidové vrstvy.

Krok 2: Elektrolytická lázeň

Po vyčištění se hliník ponoří do elektrolytického roztoku, kterým může být kyselina sírová, a protéká jím elektrický proud. Výsledkem této elektrochemické reakce je oxidace hliníku; povrch tohoto prvku pokryje tuhá vrstva oxidu, která na něm vytvoří silnou ochrannou vrstvu, a hliník oxiduje. Napětí, teplota a doba trvání v lázni mají za následek tloušťku vrstvy oxidu.

Krok 3: Kontrola

Během tohoto kroku lze eloxovaný hliník obarvit barevným pigmentem, aby se dosáhlo jeho kvality. Absorpce barviva vede k jeho vstřebání porézní vrstvou oxidu a tím se vytvoří krásné barvy. Barvivo lze použít až po eloxování povrchu hliníku a barva se zabuduje do vrstvy oxidu, takže je dlouhotrvající a není náchylná k vyblednutí.

Krok 4: Těsnění

Barevný hliník je po eloxování a barvení uzavřen, aby se utěsnily póry v oxidové vrstvě. To je velmi důležité pro zvýšení odolnosti proti korozi a pro zachování barvy. Při tomto postupu se používají tmely s obsahem octanu nikelnatého nebo dokonce vařící vody. Materiál je po utěsnění rovněž odolný, a má proto řadu aplikací.

Krok 5: Kontrola

Kontrola kvality hliníku se provádí po provedení procesů eloxování, barvení a utěsnění a po dosažení kvalitních dílů. Při této kontrole se kontroluje rovnoměrnost tloušťky, barvy a celkové povrchové úpravy oxidové vrstvy. Případné nedostatky nebo nesrovnalosti se řeší a poté se hliník expeduje k použití.

Typy eloxování hliníku

Eloxovaný hliník se dodává v různých variantách podle toho, co je potřeba, a v závislosti na použití. Většina variant je založena na tloušťce eloxované vrstvy, povrchové úpravě a použitém elektrolytickém procesu. Hlavní formy eloxovaného hliníku jsou následující:

1. Typ I: Schulzeho eloxování kyselinou chromovou

Jednou z nejstarších technik eloxování hliníku je eloxování kyselinou chromovou. Zde se místo kyseliny sírové používá lázeň s kyselinou chromovou, a proto je vytvořená vrstva oxidu na rozdíl od ostatních tenká.
Klíčové vlastnosti:

Tenčí tloušťka oxidu se pohybuje v rozmezí přibližně 0,0002 až 0,0008 palce.
Na rozdíl od eloxování kyselinou sírovou poskytuje menší ochranu proti korozi.
Vhodné tam, kde hliník musí mít přirozený stříbrný povrch, včetně vojenských a leteckých aplikací.
Má velkou flexibilitu a běžně se používá na výrobky, které potřebují stálost rozměrů.

Aplikace: Obvykle se používá v oblastech, kde je potřeba nereflexní tenký povlak, jako jsou části ve vojenství, letectví a kosmonautice, kde není problém s nízkou korozní odolností.

2. Typ II: eloxování sírou

Nejpoužívanějším procesem eloxování hliníku je eloxování kyselinou sírovou. Při něm se hliník ponoří do elektrolytu kyseliny sírové a vystaví se elektrickému proudu. Jeho výsledkem je silnější oxidový povrch než při eloxování kyselinou chromovou a lepší odolnost proti korozi a opotřebení.

Klíčové vlastnosti:

Silnější vrstva oxidu (0,0005 až 0,0025 palce).
Díky své vysoké odolnosti proti korozi je ideální do náročných podmínek.
Je barevný v různých barvách, a proto se používá dekorativně.
Eloxovaný povrch je porézní a může absorbovat barviva; povrch může poskytovat různé estetické efekty.

Použití: Často se s ním setkáte v leteckém, automobilovém a stavebním průmyslu u výrobků, které vyžadují dlouhotrvající a korozivzdorný nátěr. Je široce používán ve výrobcích, jako jsou hliníkové okenní rámy, části jízdních kol a letadel.

3. Typ III: Anotace tvrdé vrstvy

Tvrdé eloxování je pozdějším vývojem eloxování kyselinou sírovou a je určeno k vytvoření mnohem silnějšího a tvrdšího oxidového povlaku na hliníku. Tento proces se používá tam, kde se vyžaduje extrémní odolnost proti opotřebení a oděru. Tloušťka oxidové vrstvy vytvořené eloxováním typu III může dosahovat 0,004 palce nebo více.

Klíčové vlastnosti:

Povlak je eloxovaný a dodává se v nejhrubší formě s maximální odolností proti otěru a opotřebení.
Díky tomu je hliníkový povrch odolný proti poškrábání a nárazům, protože se povrch vytvrdí.
Pravidelně se používá v rozsáhlých částech rostlin, které by byly vystaveny náročnému používání nebo nastavení.
Ačkoli je obtížnější než eloxování typu II, je méně flexibilní a obvykle se nepoužívá jako dekorativní.

Aplikace: Mezi aplikace eloxování typu III patří vysoce výkonná zařízení, jako jsou vojenská zařízení, těžké průmyslové stroje, nástroje a vysoce namáhané automobilové a letecké díly.

4. Typ IV eloxování Dekorativní

Dekorativní eloxování klade o něco větší důraz na vzhled a je určeno pro aplikace, kde se klade důraz především na barvu a vzhled. Při tomto procesu eloxování se používají barviva a barvy se mění, aby se dosáhlo různých barev, například vysokého lesku až po jemné kovové povrchy.

Klíčové vlastnosti:

Velmi tenké vrstvy oxidu mu dodávají lesklý, vyleštěný vzhled, který je obvykle velmi barevný.
Používá se u většiny architektonických a spotřebních výrobků, u kterých záleží na vzhledu.
Eloxovaná povrchová úprava není tak odolná jako eloxování typu III, ale má dobrou odolnost proti korozi (pokud se používá uvnitř).

Aplikace: Eloxovaný hliník typu IV se běžně používá v dekorativních výrobcích, jako je spotřební elektronika, šperky a fasády budov. S oblibou se používá u výrobků, které zahrnují hliník a na které se vztahuje barva a povrchová úprava, jako jsou hliníkové panely, hliníkové obložení a značky.

Materiály pro eloxování hliníku

K eloxování hliníku se používá hliníkový výrobek a existuje také řada dalších produktů, které jsou potřebné k tomu, aby byl proces eloxování úspěšný. Těmito materiály jsou vlastní hliník, roztok elektrolytu, barviva (pro přidání barvy) a řada dalších přísad, které zlepšují eloxování hliníku tak, aby povlak byl velmi tvrdý. Proces eloxování byl tabelárně zpracován jako vedoucí výrobek takto:

1. Hliník

Hliník je základním materiálem, který se podrobuje procesu eloxování, a pro jeho úspěšné eloxování platí určité kvalitativní normy. Obecně platí, že pro eloxování dílů je žádoucí používat slitiny čistého hliníku, protože mohou vytvářet rovnoměrnější a odolnější eloxované povlaky.

Obecně se eloxovaný hliník dodává ve formě slitiny:

Řada 1xxx (čistý hliník): Ten se skládá z 99 % nebo více čistého hliníku, který je dobře odolný proti otupení. Přesto je slabší, což jej činí vhodnějším pro použití v dekoraci nebo při lehkém zatížení.
Řada 2xxx (slitiny hliníku a mědi): Ten je robustnější a má obrovské množství zkušeností s použitím v letectví a kosmonautice. Jsou také dobře eloxované, ale vytvořená vrstva oxidu nemusí být tak odolná jako při manipulaci s čistým hliníkem.
Řada 6xxx (slitiny hliníku, hořčíku a křemíku): Ten má dobré mechanické vlastnosti a dobrou odolnost proti korozi a pravidelně nese jak architektonické souvztažnosti, tak architektonické strukturální vztahy.
Řada 7xxx (slitiny hliníku a zinku): Slitiny 7xxx mají vysokou pevnost, ale jejich odolnost proti korozi je nízká. Používají se ve vysoce výkonných výrobcích, například v leteckém průmyslu.

Slitina se vybírá na základě požadavků na díl, jako je pevnost, odolnost proti korozi a použití.

2. Roztok elektrolytu v kyselé lázni

Nejoblíbenějším elektrolytem používaným při eloxování hliníku je kyselina sírová. Roztok napomáhá tvorbě oxidového filmu na povrchu hliníku. Teplota a koncentrace elektrolytové lázně se může lišit v závislosti na druhu prováděného eloxování ( např. eloxování kyselinou sírovou typu II nebo eloxování tvrdou vrstvou typu III ).

Kyselina sírová (H 2 SO 4 ): Je hlavním elektrolytem většiny eloxovacích úprav a vytváří velmi účinný oxidový povlak, který je vhodný pro použití tam, kde se vyžaduje mírná odolnost proti korozi a opotřebení.
Kyselina chromová (H 2 CrO 4 ): eloxování typu I (eloxování kyselinou chromovou), tento elektrolyt vytváří méně výrazné, ale snadněji poškozené svárové oxidové okují, ale je vhodnější tam, kde mají eloxované díly minimální rozměrové tolerance.
Roztoky organických kyselin: v situacích, kdy je požadována jiná forma oxidové vrstvy, a někdy se volí organické kyseliny, např. kyselina šťavelová nebo fosforečná, pro vytvoření velmi tenkých a dekorativních povrchových úprav.

3. Barviva (barviva)

Mezi zvláštnosti eloxování hliníku patří to, že hliník lze eloxováním obarvit. Eloxovaná vrstva je pórovitá, a proto může absorbovat barviva. Po eloxování tato barviva vytvářejí různé barvy, protože se aplikují v různých fázích. Barviva, která se získávají především procesem eloxování, se získávají prostřednictvím:

Kyselá barviva: Jedná se o barviva, která se většinou používají v barvách eloxovaného hliníku, zejména v eloxování typu II. Dodávají se v různých jasných barvách, jako je zlatá, červená, zelená, modrá a černá.
Anorganická barviva: Lze je také použít v případě, kdy je požadována trvalejší barva aplikace, např. tam, kde je primárním požadavkem tepelná odolnost nebo vystavení UV záření. Tato barviva nejsou tak oblíbená, ale mají exkluzivní barvy.

Po dokončení procesu eloxování následuje postup barvení, při kterém se jasná barva může začlenit do oxidové vrstvy a zajistí, že barva nakonec nevybledne nebo se neodloupne.

4. Těsnicí prostředky ( Sealing Agents )

Obvykle se povrch zpracovávaného hliníku po eloxování utěsní a případné zbarvení se použije k utěsnění pórů oxidové vrstvy. Těsnění napomáhá tomu, aby byl materiál odolný vůči korozi, a opět posiluje jeho vzhled. Obvyklými těsnicími prostředky jsou:

Acetát niklu: Při eloxování typu II se používá acetát niklu, který pokrývá dílo oxidovým filmem a zabraňuje ztrátě barvy pigmentu. Jedním z nejčastěji se vyskytujících těsnicích prostředků je octan nikelnatý a je upřednostňován díky tomu, že materiál lze používat při nižších teplotách.
Vroucí voda: V některých případech vody je možné vodu převařit a případné odhalené póry tímto procesem zakrýt, ale to se praktikuje spíše v oblasti dekorací než v průmyslu.
Řešení těsnění za studena: Těsnění za studena je novější vývoj, který se zabývá řešením za studena namísto chemických roztoků. Jsou šetrnější k životnímu prostředí, ale mohou vyžadovat trochu více péče.

5. Aditiva jsou další chemické látky, které se používají.

Během procesu eloxování lze použít několik dalších chemikálií a přísad, aby se dosáhlo optimálních výsledků a výkonu eloxovaného hliníku:

Kyselé pufry: Tyto kyselé pufry kontrolují elektrolytovou lázeň a pomáhají udržovat pH i teplotu lázně.
Deionizovaná voda: Voda, která se používá k čištění veškerých chemikálií, které se aplikují po dokončení procesu, a také k zajištění účinnosti pečlivého čištění hliníkových dílů před jejich eloxováním.
Alkalické roztoky: Ty se používají při čištění hliníku před eloxováním, aby se z povrchu odstranil olej, mastnota nebo jiné nečistoty.

Co je na eloxovaném hliníku zvláštního?

Eloxovaný hliník má celou řadu výhod, které lze využít k doporučení jeho použití v mnoha situacích nebo aplikacích. Zde jsou některé z hlavních výhod, které si můžeme blíže přiblížit.

1. Větší odolnost a pevnost

Mezi největší klady eloxování hliníku patří zajištění pevnosti eloxovaného materiálu. Eloxovaná vrstva je podstatně tvrdší než původní hliník, a proto je méně náchylná k poškrábání a oděru. To se dobře hodí v oblastech, kde bude materiál vystaven velkému oděru nebo přímému kontaktu se špatným počasím, jako tomu může být v případě automobilových doplňků, konstrukcí velkých budov nebo dokonce venkovního nábytku.

2. zvýšená odolnost proti korozi

Hliník není snadno korozivzdorný, ale díky eloxování je vysoce odolný vůči korozi. Anodický oxidový film vytvořený procesem eloxování působí jako ochranný kryt, který nedovolí kovu zrezivět ani za nepříznivých okolností. To je důležité zejména u věcí, které jsou vystaveny vlhkosti, soli nebo chemikáliím, protože eloxovaný hliník je ve srovnání s nehliníkovými druhy odolný proti korozi.

3. Estetická všestrannost

Proces eloxování je také schopen vytvořit esteticky atraktivní povrch hliníku. Eloxováním hliníku lze získat mnoho různých barev, které lze vytvořit přidáním barviv do elektrolytické lázně, což vede k barvám, jako je zlatá, bronzová, černá, ale i jakákoli jiná konkrétní barva. Nemusíte se obávat ani jejího odlupování a blednutí, protože barva je součástí eloxované vrstvy, která se nepovažuje za povrchovou úpravu. Hladký kovový povrch nebo zářivá barva podle vašeho výběru, eloxovaný hliník má zcela jiný vzhled, který můžete přizpůsobit požadavkům vašeho projektu.

4. Šetrnost k životnímu prostředí

Eloxování hliníku je v porovnání s jinými způsoby povrchové úpravy považováno za šetrné k životnímu prostředí. Na rozdíl od nátěrů, které obsahují toxické chemikálie, se při eloxování hliníku spotřebuje méně chemikálií a samotný hliník je zcela recyklovatelný. Také eloxovaná vrstva je pevnější než lakovaná, takže výrobky z eloxovaného hliníku vydrží déle, je třeba je méně vyměňovat, což je méně škodlivé pro životní prostředí.

5. Dlouhá životnost

Eloxovaná povrchová úprava je ve srovnání s běžným hliníkem mnohem odolnější proti oděru, protože je mimořádně trvanlivá. To se osvědčuje zejména v případech, kdy je výrobek vystaven velkému fyzickému namáhání, jako jsou nástroje, části strojů a venkovní vybavení. Eloxování hliníku nesmírně prodlužuje životnost výrobku díky ochrannému stavu proti opotřebení výrobku.

Použití eloxovaného hliníku

Toto řešení má obrovské přednosti, přesto se eloxovaný hliník uplatňuje v mnoha oblastech. Některé z nejširších způsobů použití jsou následující:

1. Konstrukce a architektura

Okna Eloxovaný hliník se v architektuře obvykle používá jako okenní rámy, rámy dveří a závěsy. Trvanlivost a odolnost proti korozi jsou vlastnosti tohoto materiálu, díky nimž je ideální pro venkovní podmínky, kde bude ponechán na pospas živlům. Možnost natírat eloxovaný hliník pestrými barvami navíc umožňuje projektantům budov jejich vizuální zatraktivnění tím, že zhotovují stavební obklady, které jsou nejen funkční, ale také esteticky příjemné na pohled.

2. Letecký a automobilový průmysl

Eloxování hliníku se používá také v automobilovém a leteckém průmyslu na součásti, které musí mít pevnost, ale zároveň nesnesou velkou hmotnost. Je důležité zajistit, aby hliníkové díly nebyly postiženy korozí nebo otěrem, a tento proces pomáhá chránit díly před korozí nebo extrémními teplotami a drsným prostředím, ve kterém mohou být materiály používány. Eloxovaný hliník má zásadní význam v průmyslových odvětvích od součástek motorů až po konstrukce letadel.

3. Elektronika

Eloxovaný hliník se většinou používá v krytech a pouzdrech mnoha elektronických zařízení. Eloxovaný povlak je chrání před prachem a vlhkostí a dalšími prvky, které by mohly narušit integritu součástí uvnitř. Kromě toho má eloxovaný hliník elegantní a moderní design, takže je velmi žádoucí u špičkových výrobků, jako jsou chytré telefony, notebooky a fotoaparáty.

4. Spotřební zboží

Díky odolnosti proti korozi a pevnosti v atraktivní kráse je eloxovaný hliník běžným spotřebním výrobkem, pokud jde o kuchyňské spotřebiče a sportovní vybavení. Příkladem toho, kde je eloxovaný hliník běžný, je kuchyňské nádobí, jízdní kola a nábytek, kde je důležitá nejen pevnost, ale i vzhled.

Problémy a otázky eloxování hliníku

Ačkoli eloxování hliníku může přinést řadu výhod, má i své stinné stránky. Níže jsou uvedeny některé z hlavních aspektů:

1. Náklady

Náklady na eloxování hliníku mohou být vyšší než při použití tradičních postupů nanášení povlaků, protože tento proces vyžaduje vybavení a čas. Nicméně trvanlivost a snadná údržba, kterou eloxovaný hliník má, jsou dlouhodobým přínosem k celkovým nákladům.

2. Změny tloušťky

Různé procesy mohou vést k různým tloušťkám eloxované vrstvy, přičemž silnější vrstvy jsou více ochranné. V některých aplikacích to může vyžadovat silnější eloxovanou vrstvu, jako například v leteckém nebo vojenském průmyslu, aby se dosáhlo co největší pevnosti a odolnosti proti korozi.

3. Potíže s opravami

Pokud je hliník eloxovaný a dojde k jeho poškození, je oprava vrstvy oxidu složitá, protože vyžaduje opětovné eloxování. To kvalifikuje potřebu pečovat o eloxované výrobky, aby si zachovaly svůj vzhled a kvalitu.

Závěr

Eloxovaný hliník je materiál, který má dalekosáhlou všestrannost a silné vlastnosti, jež přinášejí řadu výhod v různých odvětvích. Eloxování zvyšuje úroveň A hliníku, takže vzniká silná souvislá vrstva oxidu, která nesmírně zvyšuje odolnost proti korozi, opotřebení a celkovou životnost. To kvalifikuje eloxovaný hliník jako prvotřídní materiál pro aplikace v letectví, automobilovém průmyslu, architektuře a spotřební elektronice, kde je rozhodující vzhled i použití.

Dostupnost zbarvení eloxovaný hliník také zvyšuje aplikaci a výsledky jsou trvanlivé a živé ve srovnání s tradičními povrchovými úpravami, které pouze pokrývají povrchy. To ji opravňuje k praktickému i estetickému použití. Eloxování hliníku je také proces, který je šetrný k životnímu prostředí v tom smyslu, že je stoprocentně recyklovatelný, a také nevyžaduje tak velké množství škodlivých chemikálií jako tradiční metody povrchové úpravy.