Jak eloxovat litý hliník: Jak na hliník: Komplexní průvodce

Hliník se v různých průmyslových odvětvích používá díky svým třem hlavním výhodám, mezi které patří snížení hmotnosti a trvanlivost spolu s odolností proti korozi. Základní stav hliníkových povrchů vyžaduje dodatečná ochranná opatření, protože je třeba zachovat jejich trvanlivost i viditelnou kvalitu. Eloxování hliníkového odlitku slouží jako oblíbená elektrochemická technika, která vytváří zesílené hliníkové povrchy, jež vykazují zvýšenou odolnost proti opotřebení a korozi spolu s odolností proti oxidaci.

Proces eloxování tlakově litého hliníku je složitý, protože křemík spolu s dalšími prvky slitiny ovlivňuje konečnou eloxovanou povrchovou vrstvu. Každý den se jednotlivci ptají, zda lze eloxovat litý hliník, spolu s dotazy na eloxování hliníkových tlakových odlitků. Proces eloxování funguje na hliníku, přesto je třeba použít náročné techniky a specifické strategie přístupu, aby bylo dosaženo co nejlepších výsledků.

Tato příručka poskytuje všechny potřebné informace k eloxování litého hliníku, vysvětluje problémy procesu a poskytuje úplné pokyny krok za krokem a optimální postupy pro dosažení vynikajících výsledků eloxování. Příručka se zabývá tvrdou eloxací tlakově litého hliníku, která je speciálně určena pro průmyslové aplikace vyžadující zvýšenou ochranu proti opotřebení.

Porozumění litému hliníku a tlakově litému hliníku

Před zahájením eloxování je třeba si ujasnit různé informace o hliníkovém odlitku a tlakovém hliníkovém odlitku. Výrobní metody zahrnují techniky odlévání, avšak litý hliník a tlakově litý hliník mají odlišné složení spolu s různými výrobními postupy a charakteristikami eloxování.

Co je litý hliník?

Termín litý hliník označuje hliník, který se před nalitím do formy roztaví, čímž vznikne určitý tvar výrobku. Tímto procesem se vyrábějí složité a komplikované díly, přičemž je zapotřebí minimálních operací obrábění.

Běžné metody odlévání hliníku:

1. Roztavený hliník teče do pískových forem a poté je technici zničí pískem, aby se ukázal konečný výrobek.
2. Lidé používají odlévání do trvalých forem tak, že opakují metodu odlévání s opakovaně použitelnými kovovými tvary, aby vytvořili stabilní a konzistentní hliníkové předměty.
3. Při technice investičního lití se používá voskový model, který se před roztavením keramiky pokryje keramickým povlakem a vytvoří se hliníková odlévací forma.

Vlastnosti litého hliníku:

Proces lití vyžaduje přídavek oxidu křemičitého (Si), který zlepšuje tekutost kovu ve formě.

Jeho vyšší pórovitost ve srovnání s tepaným hliníkem ho činí náchylným k zachycování atmosférických prvků vzduchu spolu s nečistotami.

Ve výrobním procesu se hliník používá k výrobě bloků motorů a varných zařízení, automobilových dílů a průmyslových výrobků.

Co je tlakově litý hliník?

Při tlakovém lití se roztavený hliník vstřikuje pod vysokým tlakem do ocelové formy. Výsledkem jsou díly s extrémně vysokou přesností, hladkým povrchem a detailními rysy.

Výhody tlakově litého hliníku:

• Vysoká efektivita výroby - ideální pro hromadnou výrobu.
• Hladká povrchová úprava - vyžaduje minimální následné zpracování.
• Pevnější a odolnější než tradiční hliníkové odlitky díky jemné zrnité struktuře.
• Používá se v automobilových dílech, elektronických pouzdrech, leteckých součástkách a spotřebních výrobcích.

Výzvy spojené s eloxováním tlakově litého hliníku

Proces eloxování naráží na několik překážek při použití na hliníkový tlakový odlitek kvůli třem hlavním faktorům:

1. Proces eloxování bude nerovnoměrný, protože křemík z hliníku zasahuje do úpravy.
2. Pronikání anodizačních chemikálií do malých prázdných prostor vede ke zhoršení kvality výrobku.
3. Nestejnoměrné legující prvky způsobují problémy při eloxování, protože vedou k neuspokojivým barevným odchylkám.

Lze eloxovat litý hliník?

Odlitkům z hliníku se lze vyhnout, ačkoli podíl křemíku je hlavním faktorem ovlivňujícím jejich výsledek. Anodické zpracování úspěšně zpracovává hliníkové odlitky, pokud materiál obsahuje málo křemíku, ale vysoký obsah křemíku může vést k nerovnoměrně tmavým a nerovnoměrným povlakům s celkově slabým prosvětlením.

Obecné chování eloxování v závislosti na obsahu křemíku:

• Výroba rovnoměrné eloxované vrstvy je hladší, když obsah křemíku zůstane pod 5%.
• Střední křemík (5-8%) → Může vykazovat určité matnosti a barevné odchylky.
• Proces eloxování se stává obtížným, když křemík překročí hodnotu 8%, což vede k tmavým a nehomogenním výsledkům.

Lze eloxovat tlakově litý hliník?

Úspěšnou anodizaci ztěžuje jak eloxování hliníkového tlakového odlitku, tak vysoký obsah křemíku a pórovitost materiálu. U tlakově litého hliníku je nutné použít speciální metody úpravy a eloxování, protože proces eloxování se od procesu eloxování tepaného hliníku podstatně liší.

Proč je eloxování tlakově litého hliníku náročné?

Při eloxování tlakově litého hliníku existuje mnoho překážek kvůli zvýšenému obsahu křemíku a pórovitosti materiálu.

1. Vysoký obsah křemíku

Slitiny hliníku lité pod tlakem vyžadují obsah křemíku mezi 8 a 12 procenty, aby bylo dosaženo optimálních výsledků lití.

Křemík v hliníku se správně neeloxuje, což vede k nerovnoměrnému tmavému zbarvení povlaku.

Při eloxování slitin s vysokým obsahem křemíku je výsledná vrstva viditelná jako tmavá, namísto čirých nebo tónovaných barev se vyznačuje černými nebo šedými odstíny.

2. Pórovitost a povrchové vady

Hliník vytváří v důsledku vysokotlakého tlakového lití mnoho malých vzduchových kapes.

Během eloxování se v pórech hliníku mohou zachytávat chemické látky, což může vést ke vzniku šmouh a poruchám přilnavosti a důlkové vady.

Čištění povrchu a příprava jsou obtížnější, pokud výrobek obsahuje vysokou pórovitost.

3. Nestejnoměrné legující prvky

Hliníková konstrukce tlakového odlitku obsahující zinek, měď, hořčík a železo se neeloxuje rovnoměrně po celém povrchu.

Proces anodizace vytváří proměnlivé zbarvení s nepravidelným rozložením tloušťky ve vytvořeném anodickém povlaku.

Jak úspěšně eloxovat tlakově litý hliník

Následující procesní metody umožní úspěšné eloxování hliníkových tlakových odlitků navzdory technickým problémům:

1. Zásadní zůstává identifikace vhodné hliníkové slitiny pro tlakové lití

• Proces eloxování poskytuje vynikající výsledky, pokud se aplikuje na hliníkové odlitky s nízkým obsahem křemíku namísto vysokého obsahu křemíku.
• Kvalita eloxování se zhoršuje při použití tlakově litých hliníkových slitin obsahujících vysoké množství mědi (Cu) nebo zinku (Zn).

2. Klíčová je příprava povrchu

• Odumřelé oleje a nečistoty je třeba odstranit pomocí alkalických čisticích prostředků.
• Povrchové nečistoty uvnitř materiálu vyžadují roztoky kyselin, jako je chromová nebo sírová, aby se tyto nečistoty rozpustily.
• Proces desmutace vyžaduje ošetření kyselinou dusičnou, aby se odstranily nepotřebné kovové nečistoty.
• Rovnoměrnost povrchu se po eloxování zlepšuje použitím mechanických metod leštění, které zahrnují broušení nebo tryskání kuličkami.

3. Nastavení procesu eloxování

• Při eloxování si můžete vybrat mezi eloxováním kyselinou sírovou (typ II) nebo tvrdým eloxováním (typ III).
• Tento proces vyžaduje kontrolu napětí a teploty spolu s časovými intervaly, aby se materiál nespálil nebo nezměnil barvu.
• Pro proces eloxování je třeba použít nižší proudovou hustotu, protože tepaný hliník vytváří drsnější povrchové úpravy.

4. Následné ošetření a utěsnění

• Přítomnost křemíku vede k omezení při nanášení matric během procesu barevného eloxování.
• Pro dosažení odolnosti proti korozi je třeba povrch utěsnit pomocí acetátu niklu nebo horkou vodou či teflonovým těsněním.

Tvrdé eloxování tlakově litého hliníku: je to možné?

Hliníkové tlakové odlitky mohou být opatřeny tvrdým eloxováním (povlaky typu III díky přesným předpisům pro řízení procesu.

• Používejte nízkoteplotní lázně s kyselinou sírovou (-5°C až 0°C).
• Ke zvyšování napětí musí docházet postupně, aby nedošlo k tepelnému poškození.
• Oxidová vrstva o tloušťce 25 až 50 mikronů zajišťuje lepší odolnost proti opotřebení, ale zároveň způsobuje, že povrch má jinou barvu.

Je třeba zvážit, zda je vhodné investovat do eloxování tlakově litého hliníku

• Společnosti, které se rozhodnou pro eloxovanou povrchovou úpravu kvůli vzhledu, by měly zvážit, zda tato možnost přináší vhodné kosmetické výsledky.
• Eloxovaný tlakově litý hliník získává díky profesionálnímu provedení výhodnou odolnost a ochranu proti korozi.
• Hliníkový tlakový odlitek může projít tvrdou eloxací, ale výsledný vzhled nedosáhne úrovně, které dosahují tepané hliníkové materiály.

Dodržování správných postupů předúpravy se správnými metodami eloxování umožňuje zvýšit kvalitu eloxování tlakově litého hliníku.

Typy eloxování tlakově litého hliníku

eloxování tlakově litého hliníku se potýká s obtížemi, protože obsahuje vysoké množství křemíku spolu s porézní strukturou a proměnlivým složením slitiny. Různé metody eloxování přinášejí různá zlepšení odolnosti proti korozi, odolnosti proti opotřebení a kvality vzhledu povrchu. Následující seznam zahrnuje tři hlavní formy eloxování, které se používají na tlakově litý hliník.

1. Standardní eloxování představuje proces eloxování roztokem kyseliny sírové typu II.

eloxování typu II je převládajícím procesem, který využívá lázně s kyselinou sírovou k vytváření oxidových vrstev na povrchu hliníku. Tento proces je dostatečně odolný proti korozi a umožňuje použití více barev.

Klady:

• Cenově výhodné a široce používané.
• Eloxování typu II poskytuje dekorativní povrchovou úpravu, pokud eloxovací roztok obsahuje nízké koncentrace křemíku.
• Mírná odolnost proti opotřebení.

Nevýhody:

• Materiály pro tlakové lití s vysokým obsahem křemíku často vytvářejí na povrchu nevyhovující šedé a tmavě zbarvené nebo pruhované okraje.
• Tvrdé eloxování nemůže správně absorbovat barviva, protože křemík ovlivňuje proces negativně.
• Není tak odolný jako tvrdý elox.

Nejlepší případy použití:

• Pouzdra spotřební elektroniky.
• Automobilové komponenty s minimálním opotřebením.
• Vhodnými kandidáty pro tuto aplikaci jsou dekorativní díly z hliníkové slitiny s nízkým obsahem křemíku.

2. Tvrdé eloxování (typ III - tvrdé eloxování pro tlakově litý hliník)

Třetí typ eloxování, známý jako tvrdé eloxování, vyžaduje provozování nízkoteplotní lázně s kyselinou sírovou při vyšším napětí a vyšší proudové hustotě. Proces eloxování vytváří extrémně odolnou vrstvu oxidu, která se stává silnější.

Klady:

• Poskytuje vynikající odolnost proti opotřebení a korozi.
• Tento proces vytváří oxidové vrstvy, které mohou dosáhnout maximální tloušťky 50 mikronů, což jsou 2 milimetry.
• Tvrdé eloxované povrchy dosahují tvrdosti Rockwell C mezi 60-70, což je vynikající pro průmyslové použití.

Nevýhody:

• Vysoká koncentrace atomů křemíku při tomto procesu má za následek ztmavnutí nevyhovujících povrchů a nerovnoměrné výsledky.
• Dekorativní aplikace nemohou mít prospěch z použití tvrdého eloxování jako dokončovacího procesu.
• Teplota spolu s úrovní napětí musí být přesně monitorovány, aby se zabránilo popálení zařízení během tohoto procesu.

Nejlepší případy použití:

• Letecké a vojenské komponenty.
• Průmyslové stroje a nástroje.
• Průmyslové technické požadavky na díly automobilových motorů vyžadují vysokou odolnost.

3. Proces eloxování kyselinou chromovou se řídí specifikacemi eloxování typu I - MIL-A-8625 typ I.

Použití eloxování kyselinou chromovou spočívá v poskytování jemných tenkovrstvých eloxovaných povrchových úprav na součástech, které vyžadují minimální rozměrové změny. Proces eloxování poskytuje dobrou odolnost proti korozi, ačkoli eloxování typu III vytváří ve srovnání s touto metodou lepší výsledky proti opotřebení.

Klady:

• Tento proces přináší optimální výsledky pro práci s tenkými tlakově litými díly spolu s požadavky na přesné obrábění.
• Postup eloxování probíhá při snížené intenzitě, což přináší bezpečnostní výhody pro součásti na bázi silliconu.
• Ochranné vlastnosti proti korozi překonávají eloxování typu II.

Nevýhody:

• Úroveň odolnosti proti opotřebení dosažená kyselým eloxováním je nižší než u eloxování typu III.
• Vzdělávací a pravidelné programy by měly kontrolovat používání kyseliny chromové, protože představuje nebezpečí pro životní prostředí.
• Omezené možnosti barev, obvykle pouze šedé nebo čiré.

Nejlepší případy použití:

• Tento proces je vhodný pro součásti letadel, které si musí zachovat své přesné rozměry.
• Potřeby lékařských přístrojů, které vyžadují odolnost proti korozi, vytvářejí vhodné aplikace.
• Tento postup se nejlépe hodí pro malé odlitky, které potřebují tenkou ochrannou vrstvu.

Který typ eloxování je nejlepší pro tlakově litý hliník?

Tabulka 1 Nejlepší metoda eloxování závisí na zamýšleném použití

• Nejvhodnější volbou pro průmyslové aplikace je tvrdé eloxování (typ III).
• Postup eloxování známý jako typ II může být vhodný pro dekorativní účely vzhledem k nízkému obsahu křemíku v hliníku.
• Eloxování kyselinou chromovou typu I poskytuje nejlepší antikorozní ochranu tenkých dílů.
• Následující část se bude zabývat kompletní metodou eloxování hliníkových odlitků, aby bylo dosaženo optimálních výsledků.

Postup eloxování tlakově litého hliníku krok za krokem

Proces eloxování je pro tlakově litý hliník ve srovnání s tepaným hliníkem obtížný kvůli vysokému obsahu křemíku a porézní struktuře spolu s legujícími prvky. Správná kontrola zpracování spolu s vhodnými přípravnými postupy povede k trvanlivým funkčním eloxovaným vrstvám. Následující postup popisuje proces eloxování tlakově litého hliníku.

Krok 1: Výběr správné slitiny

• Pro lepší výsledky eloxování zvolte hliníkovou slitinu s nízkým obsahem křemíku.
• Hliníkové odlitky obsahující vyšší obsah křemíku než 8% způsobí, že povrch bude obtížně zvládnutelný a tmavý.

Doporučené slitiny:

• K eloxování dochází optimálně při použití hliníku A356 nebo 6061, protože obsahují nízké množství křemíku.
• Dvě běžně používané hliníkové slitiny pro tlakové lití ADC12 a A380 vyžadují před eloxováním specifické postupy předúpravy.

Krok 2: Příprava povrchu

Pro dosažení rovnoměrné povrchové úpravy eloxovaného hliníkového odlitku je nezbytné odstranit povrchové nečistoty a křemíkové vměstky se všemi přítomnými oxidy.

Proces čištění:

• Odstranění oleje a nečistot vyžaduje ve fázi odmašťování buď alkalické čisticí prostředky, nebo čisticí prostředky na bázi rozpouštědel.
• Pro odstranění nečistot je třeba povrch ponořit do roztoku obsahujícího kaustickou sodu (NaOH).
• Odstranění nežádoucích oxidů vyžaduje použití kyseliny dusičné nebo kyseliny fluorovodíkové jako desmutačních činidel.
• Volitelný krok mechanického leštění zahrnuje pískování nebo tryskání kuliček pro dosažení lepší rovnoměrnosti povrchu těsně před eloxováním.

Krok 3: Proces eloxování

Vložení do elektrolytické lázně po vyčištění hliníku umožňuje, aby se na povrchu vytvořila vrstva oxidu.

Tabulka 2 Klíčové parametry eloxování:

Krok 4: Barvení (volitelné)

Přítomnost křemíku zabraňuje tomu, aby eloxovaný tlakově litý hliník správně přijímal barviva ve své struktuře.

• Černá spolu s tmavě šedou a bronzovou barvou jsou nejvhodnějšími barvami pro eloxovaný tlakově litý hliník.
• Vzhled modrých, červených a žlutých tónů se zobrazuje nepravidelně kvůli interferenci křemíku na eloxovaném tlakově litém hliníku.

Krok 5: Těsnění eloxované vrstvy

Použití těsnicí hmoty je zásadní, protože posiluje ochranu proti korozi a životnost materiálu.

• Při eloxování typu II se standardně používá utěsnění horkou vodou při teplotách mezi 98 a 100 stupni Celsia.
• Zejména u tvrdě eloxovaných součástí by se měla použít těsnicí úprava acetátem niklu, aby se dosáhlo maximální odolnosti proti opotřebení.
• PTFE (teflonové) těsnění - ideální pro průmyslové a letecké aplikace.

Osvědčené postupy a tipy pro eloxování litého hliníku

Jako preferovanou volbu pro eloxování zvolte slitiny s nízkým obsahem křemíku.

• Proces anodizace vede k lepším výsledkům při použití slitin s obsahem křemíku nižším než 8%.
• Pro eloxování slitin tlakových odlitků s vysokým obsahem křemíku je nutné předleštění spolu s ošetřením kyselinou chromovou.

Zlepšení povrchové úpravy pomocí předúpravy

• Proces tryskání kuličkami přináší dvě výhody, které vyhlazují drsné povrchy a zároveň zlepšují celkovou rovnoměrnost povlaku.
• Dvojitá desmutace, která zahrnuje dvě ponoření do kyseliny dusičné před eloxováním, odstraní z povrchu další materiály.

Řízení teploty a napětí během eloxování

• Proces eloxování dosahuje lepších výsledků při nízkých teplotách a pomalém zvyšování napětí, aby se zabránilo elektrolytickému poškození.
• Pasáž uvádí, že použití vyšších proudových hustot během eloxování zlepšuje růst silných vrstev při tvrdém eloxování.

Omezení eloxování na tmavé odstíny

• Černá a tmavě šedá barva se nejlépe hodí na hliníkové tlakové odlitky s vysokým obsahem křemíku.
• Světlá barviva mají tendenci vytvářet při aplikaci neuspokojivé nekonzistentní vzory.

Použití tvrdě eloxovaného tlakově litého hliníku

Díky zvýšené odolnosti proti opotřebení, odolnosti proti korozi a trvanlivosti je tvrdé eloxování vhodné pro:

Letectví a obrana

• Tvrdá eloxace účinně ošetřuje díly leteckých motorů, protože zvyšuje tepelnou odolnost během letu a zároveň snižuje opotřebení dílů.
• Pouzdra a skříně vojenského standardu používají eloxované povrchové úpravy, které odolávají náročným podmínkám.

Automobilový průmysl a doprava

• Součásti převodovek, motorů a brzd využívají postupy tvrdého eloxování.
• Vysoké nároky na odolnost součástí motocyklů a jízdních kol vyžadují díly, které se podrobují tvrdé eloxovací úpravě.

Průmyslová zařízení a stroje

• Hydraulické a pneumatické válce jsou opatřeny tvrdou eloxovací úpravou, která zvyšuje jejich odolnost proti opotřebení.
• Ozubená kola, ventily a průmyslové nástroje - zvýšená mazivost a životnost.

Spotřební elektronika a lékařské přístroje

• Tvrdá eloxovaná ochrana notebooků a mobilních zařízení a fotoaparátů zvyšuje jejich odolnost proti oděrkám.
• Eloxované lékařské nástroje a implantáty získávají biokompatibilní vlastnosti, které zabraňují korozi.

Závěr

Vysoký obsah křemíku spolu s pórovitostí a legujícími prvky v hliníkovém tlakovém odlitku představuje zvláštní obtíže při eloxování, protože ovlivňuje růst rovnoměrné vrstvy oxidu. Řízení kroků předúpravy a volba vhodných technik eloxování a monitorování procesů umožňuje výrobu materiálu s vyšší trvanlivostí a lepší odolností proti korozi i zvýšenou odolností proti opotřebení. Síla ochranné vrstvy se liší mezi eloxováním typu II v roztoku kyseliny sírové a tvrdým eloxováním typu III v závislosti na tom, zda tuto ochranu vyžadují průmyslové nebo vysoce výkonné aplikace. Eloxování roztokem kyseliny chromové (typ I) nachází zvláštní hodnotu při ochraně tenkých přesných prvků, které vyžadují minimální úpravu velikosti. Konečná kvalita eloxované povrchové úpravy hliníkových tlakových odlitků do značné míry závisí na tom, jak dobře jsou tlakové odlitky před eloxováním připraveny a jak dobře jsou kontrolovány podmínky elektrolytu a těsnicí postupy. Omezení absorpce barviva se týkají především sloučenin s vysokým obsahem křemíku, ale eloxování i nadále poskytuje cenné vylepšení povrchu automobilových a leteckých součástí vedle průmyslových strojů a lékařských přístrojů i spotřební elektroniky. účelový výběr materiálů v kombinaci s optimálními hodnotami procesních parametrů a dodržováním osvědčených postupů pomáhá výrobcům dosáhnout eloxování tlakově litého hliníku, aby dosáhli požadovaných očekávaných výkonů a splnili požadavky průmyslu.

Často kladené otázky (FAQ)

1. Proces eloxování se provádí na hliníkových tlakových odlitcích s vysokým obsahem křemíku.

Hliníkové tlakové odlitky s vysokým obsahem křemíku typů ADC12 a A380 se obtížně eloxují kvůli křemíku, který narušuje proces tvorby rovnoměrných oxidových vrstev. U takových materiálů se při eloxování obvykle stává, že vytvářejí nerovnoměrný a tmavý vzhled. Výsledek eloxování vyžaduje rozsáhlé metody předběžné úpravy včetně mechanického leštění a tryskání kuličkami a ošetření kyselinou chromovou jako prvního kroku.

2. Povrch eloxovaného tlakově litého hliníku vykazuje jak tmavé oblasti, tak oblasti s nerovnoměrnou pigmentací.

Tvorba vrstvy oxidu kovu zůstává na hliníkovém odlitku neúplná, protože koncentrace křemíku v kovu brání plynulému provozu. Následná vysoká hladina křemíku přesahující 8% ve slitinách způsobuje, že eloxované povrchy jsou šedé nebo tmavé nebo vykazují nerovnoměrný vzhled po celém povrchu. Prevence tohoto problému závisí na použití vhodných procesů předúpravy, mezi které patří odmoření kyselinou dusičnou v kombinaci s mechanickým leštěním.

3. Mohou eloxované hliníkové tlakové odlitky procházet barvicími procesy?

Přítomnost křemíku v eloxovaném tlakově litém hliníku znemožňuje postupy barvení, protože brání tvorbě oxidové vrstvy, která zabraňuje pronikání barvy. Nejlepší výsledky vznikají při použití černé a tmavě šedé barvy, protože světlé nebo jasné odstíny mohou vést k nerovnoměrným výsledkům. Tvrdý eloxovaný hliník se strukturou typu III zůstává nebarvený, protože jeho hustá hustota a tmavé zbarvení brání absorpci barviv.