S eloxovanými hliníkovými povrchmi sa stretávame každý deň – na fasádach budov, automobilových dieloch, nábytku, svietidlách alebo technických súčiastkach. Môžu byť matné aj lesklé, v prirodzenom odtieni hliníka alebo farebné. Čo sa však pri eloxovaní vlastne deje a prečo je na dosiahnutie kvalitného výsledku potrebných niekoľko vzájomne nadväzujúcich technologických krokov?
Čo je eloxovanie?
Eloxovanie alebo anodická oxidácia hliníka je elektrochemický proces, pri ktorom sa povrch hliníka premieňa na vrstvu oxidu hlinitého. Na rozdiel od lakovania alebo iných povlakovacích technológií sa na povrch nenanáša ďalší materiál. Ochranná oxidická vrstva vzniká priamo z hliníkového podkladu a je s ním pevne spojená. Táto vrstva zvyšuje odolnosť povrchu, umožňuje upraviť jeho vzhľad a na dekoratívne účely ju možno aj zafarbiť.
Kvalita výsledného povrchu však nezávisí iba od samotnej anodickej oxidácie. Dôležitá je aj použitá hliníková zliatina, predúprava povrchu, riadenie technologického procesu, farbenie a utesnenie oxidickej vrstvy.
1. Čistenie: Základ rovnomernej povrchovej úpravy
Pred eloxovaním je potrebné z hliníkového povrchu odstrániť oleje, mastnotu, leštiace pasty a ďalšie nečistoty vzniknuté pri predchádzajúcom spracovaní. Ich zvyšky môžu negatívne ovplyvniť nasledujúce technologické operácie a spôsobiť viditeľné chyby povrchu. Dôkladné čistenie je preto nevyhnutným predpokladom rovnomernej chemickej predúpravy a následnej anodickej oxidácie.
Medzi jednotlivými technologickými operáciami sa zaraďujú oplachy, ktoré odstraňujú zvyšky procesných chemikálií a obmedzujú ich prenos do nasledujúcich kúpeľov. Vhodný spôsob oplachu závisí najmä od použitej chémie, geometrie dielov a požiadaviek na kvalitu výsledného povrchu.
2. Predúprava: Rozhoduje o výslednom vzhľade
Chemická alebo mechanická predúprava zásadne ovplyvňuje vzhľad eloxovaného povrchu. Podľa požadovaného výsledku možno hliník napríklad brúsiť, leštiť, chemicky leštiť alebo moriť. Pri alkalickom morení dochádza k riadenému úberu materiálu z povrchu, čím možno dosiahnuť rovnomerný matný vzhľad. Výraznejšie škrabance alebo rozdiely v štruktúre východiskového materiálu však týmto spôsobom nemožno vždy úplne odstrániť. Po morení môžu na povrchu zostať nerozpustné zvyšky legujúcich prvkov a ich zlúčenín. Tie sa odstraňujú následným odstránením zvyškov po morení (desmutting), spravidla pomocou vhodného kyslého kúpeľa. Práve predúprava ukazuje jeden zo základných princípov eloxovania: anodicky vytvorená oxidická vrstva nedokáže automaticky zakryť nerovnomernosti pôvodného povrchu. Naopak, niektoré rozdiely môžu zostať viditeľné aj po dokončení celého procesu.
3. Anodická oxidácia: Vznik ochrannej oxidickej vrstvy
Pri samotnej anodickej oxidácii je hliníkový diel zapojený ako anóda a ponorený do elektrolytu, najčastejšie na báze kyseliny sírovej. Pôsobením jednosmerného elektrického prúdu dochádza k elektrochemickej premene povrchu hliníka na vrstvu oxidu hlinitého. Vznikajúca oxidická vrstva má jemnú pórovitú štruktúru, ktorá umožňuje jej následné farbenie. Tvorbu a vlastnosti oxidickej vrstvy ovplyvňuje niekoľko dôležitých parametrov:
- Prúdová hustota a čas anodickej oxidácie.
- Teplota a chemické zloženie elektrolytu.
- Druh hliníkovej zliatiny a stav jej povrchu.
- Kvalita elektrického kontaktu medzi dielom a závesom.
- Cirkulácia a rovnomerné prúdenie elektrolytu.
Aj malé odchýlky môžu ovplyvniť hrúbku oxidickej vrstvy, jej vzhľad alebo schopnosť prijímať farbivo. Stabilné zloženie kúpeľa a pravidelná kontrola procesných parametrov sú preto zásadné na dosiahnutie opakovateľnej kvality eloxovaného povrchu.
4. Farbenie: Využitie pórovitej štruktúry
Bezprostredne po anodickej oxidácii má vytvorená oxidická vrstva otvorenú pórovitú štruktúru. Do jej pórov možno vniesť vhodné farbivá a vytvoriť tak farebný hliníkový povrch bez nutnosti nanášania krycieho náteru. Okrem farbenia organickými farbivami sa používajú aj ďalšie technológie, napríklad elektrolytické vyfarbovanie. Voľba vhodného postupu závisí od požadovaného odtieňa, podmienok následného použitia a nárokov na svetlostálosť a odolnosť voči poveternostným vplyvom. Výsledný farebný odtieň však neurčuje iba samotný farbiaci kúpeľ. Významnú úlohu zohráva aj zloženie hliníkovej zliatiny, spôsob predúpravy, hrúbka oxidickej vrstvy a štruktúra jej pórov. Rovnaké farbivo preto môže na rôzne predupravených dieloch vytvárať odlišné farebné odtiene.
5. Utesnenie: Zabezpečenie dlhodobej odolnosti povrchu
Po anodickej oxidácii, prípadne po farbení, nasleduje utesnenie oxidickej vrstvy, označované aj ako sealing. Pri tomto procese dochádza k výraznému zníženiu pórovitosti a schopnosti oxidickej vrstvy prijímať ďalšie látky. Utesnenie pomáha stabilizovať farbivá uložené v póroch a zvyšuje odolnosť povrchu voči korózii, poveternostným vplyvom a znečisteniu. Podľa požiadaviek na výsledné vlastnosti povrchu možno využiť rôzne technológie, napríklad utesňovanie v horúcej vode alebo nízkoteplotné utesňovanie. Nedostatočné utesnenie nemusí byť na prvý pohľad viditeľné. Jeho dôsledky sa môžu prejaviť až počas používania, napríklad zmenou farebného odtieňa, zvýšenou náchylnosťou na vznik škvŕn alebo zníženou koróznou odolnosťou.
Preto je dôležité venovať primeranú pozornosť aj riadeniu a kontrole tejto záverečnej technologickej operácie.
Čo rozhoduje o kvalite eloxovaného povrchu?
Kvalitný eloxovaný povrch nevzniká vďaka jedinej technologickej operácii. Rozhodujúca je správna nadväznosť a riadenie celého procesu.Už samotné zloženie hliníkovej zliatiny ovplyvňuje, ako rovnomerne možno povrch moriť, anodicky oxidovať a farbiť. Predúprava určuje výsledný vzhľad, zatiaľ čo pri anodickej oxidácii je nevyhnutné udržiavať stabilné chemické a elektrické parametre. Farbenie a následné utesnenie musia zodpovedať vlastnostiam vytvorenej oxidickej vrstvy aj požiadavkám na konečné použitie výrobku. Dôležitou súčasťou procesu sú aj oplachy medzi jednotlivými technologickými operáciami. Obmedzujú prenos chemikálií medzi kúpeľmi a prispievajú k stabilite celého technologického procesu.
Kvalitné eloxovanie sa začína správne navrhnutým procesom
Pri eloxovaní sa povrch hliníka elektrochemicky premieňa na ochrannú vrstvu oxidu hlinitého. Tú možno následne zafarbiť a utesnením zvýšiť jej dlhodobú odolnosť. O tom, či bude výsledný povrch rovnomerný, estetický a odolný, sa však nerozhoduje iba v anodizačnom kúpeli. Rovnako dôležitý je výber materiálu, čistenie, predúprava, riadenie kúpeľov, oplachovanie, farbenie a záverečné utesnenie.
Iba správne navrhnutý a riadený technologický postup umožňuje dosahovať stabilnú a opakovateľnú kvalitu eloxovaných hliníkových povrchov.
Zdroj: https://alufinish.de/de/news/eloxieren-schnell-verstanden
