Jak eloxovat černý hliník?

Černé eloxování se týká procesu eloxování hliníkové části a následného lakování na černo pomocí vhodného barviva. To by nemělo být zaměňováno s povlakem z černého oxidu, který není vhodný pro hliníkové díly.

Eloxovaný hliník má zlepšené vlastnosti proti opotřebení a korozi, zatímco černě eloxované části mají další výhodu v tom, že absorbují světlo a jsou také schopny efektivně vyzařovat teplo.

Tento článek popíše, co je to černé eloxování, jak funguje a různé výhody a nevýhody.

Co je to černé eloxování?

Černé eloxování se týká procesu černění hliníkové části nejprve provedením standardního anodizačního procesu, aby se vytvořila poloporézní vrstva oxidu hlinitého.

Oxidová vrstva se pak barví na černo pomocí jedné ze tří metod barvení: organická barviva, anorganická barviva nebo elektrolytické barvení pomocí solí kovů.

Jaký je účel černého eloxování?

Černé eloxování se provádí za účelem dodání estetické nebo funkční černé barvy hliníkovému dílu a také za účelem zlepšení vlastností základní hliníkové komponenty proti korozi a opotřebení.

Jaký kov může být černě eloxován?

Kovy, které lze černě eloxovat, jsou hliník, hořčík a titan. Hliník je však nejběžnějším materiálem používaným pro černý elox.

Je třeba poznamenat, že ne všechny druhy hliníku mohou být černě eloxovány. Eloxovat lze pouze hliník třídy 5, 6 a 7.

Kde se používá černý elox?

Černě eloxovaný hliník se používá v aplikacích, kde je výhodné použít černou povrchovou úpravu.

Příklady: Satelitní komponenty, které spoléhají na černý anodický povlak, aby účinněji vyzařovaly teplo zpět do vesmíru.

Optická zařízení založená na schopnosti černých povlaků absorbovat jakékoli rozptýlené odrazivé světlo a povrchové úpravy, kde sytá černá barva působí esteticky, má vynikající barevnou stálost a povrchová úprava poskytuje zvýšenou odolnost proti oděru.

Černý eloxovaný hliník má všechny výhody standardního eloxovaného hliníku s dalšími výhodami černé.

Jak funguje černé eloxování?

Černé eloxování funguje tak, že se díl nejprve eloxuje standardním anodizačním procesem buď eloxováním typu II nebo typu III.

Pro optimální barevnou stálost se doporučuje minimální tloušťka eloxu 25 mikronů nebo více. Po eloxování bude mít díl poloporézní povrchovou strukturu. Tyto póry se používají k udržení černého barviva. Níže jsou popsány tři typy technik barvení:

1. Organické pigmenty: tato barviva se rozpustí v teplé vodě a poté se vloží do barvicí lázně. Díl se vloží do barvicí lázně a barvivo vyplní poloporézní povrch anodické vrstvy. Barvení na černo obvykle vyžaduje delší dobu barvení ve srovnání se světlejšími barvami. Díly natřené organickým barvivem se nedoporučují pro venkovní použití.
2. Anorganické pigmenty: Tyto pigmenty se ve vodě nerozpouštějí . Anorganické pigmenty vytvářejí povlaky s vynikající světlostálostí. Pro černou anodizaci lze díly vyrábět s anorganickými solemi sulfidu kobaltu.
3. Elektrolytické barvení: Po klasickém eloxování jsou díly umístěny do další elektrolytické lázně s roztokem obsahujícím soli těžkých kovů. Anodová vrstva funguje jako katoda a do lázně je umístěna elektroda z nerezové oceli. Kovové soli se pak ukládají na dně pórů. Soli niklu, kobaltu a cínu se používají k výrobě různých barev, což je patentovaný proces, který produkuje díly s výjimečnou barevnou stálostí.

Po obarvení je třeba utěsnit póry na anodické vrstvě, aby se zabránilo vyblednutí barvy. Utěsnění se obvykle provádí hydratací povlaku, který utěsní póry reakcí s anodickou vrstvou.

Kdekoli je pór, vzniká AI2O3H2O; je méně odolný proti oděru než konvenční povlak z oxidu hlinitého. Alternativně lze použít chemické těsnění, například pomocí octanu niklu nebo dichromanu niklu.

Jaké jsou výhody černého eloxování?

Mezi výhody černé anodizace patří zvýšená odolnost proti korozi a odolnost proti opotřebení, která se vyskytuje u standardního eloxování. Černé eloxování má však několik dalších specifických výhod, které jsou popsány níže:

1. Odvod tepla: hliníkové komponenty jsou často lakovány černě, aby se zvýšil jejich odvod tepla; aplikace mohou zahrnovat chladiče i satelitní komponenty.
2. Žádné emise plynu: Černě eloxované části, pokud jsou po lakování řádně utěsněny, nebudou uvolňovat plyny, když jsou vystaveny vakuu. Tento nedostatek odplynění pomáhá chránit citlivá zařízení, zejména citlivá vesmírná zařízení.
3. Stálobarevnost: Černě eloxované díly, zejména pokud jsou barveny anorganickými nebo kovovými solemi, mají vynikající barevnou stálost, což znamená, že si obecně zachovávají svou barvu, když jsou vystaveny UV (ultrafialovému) světlu.

Jaké jsou nevýhody černého eloxování?

Černé eloxování má některá omezení popsaná níže:

1. Povrchové praskání: Při vystavení tepelným cyklům na černě eloxovaných dílech se v anodickém povlaku tvoří trhliny. Tyto trhliny jsou způsobeny především rozdíly v rychlostech tepelné roztažnosti podkladu a povlaku.
2. Omezené materiály: Ne všechny hliníkové série mohou být eloxovány černě. Obecně je nejběžněji eloxovaným hliníkem série 5, 6 a 7, přičemž série 6 je nejčastěji eloxovaná.
3. Odbarvení: Pokud se použijí organická barviva, černé eloxované části ztratí svou barvu, protože tato barviva nejsou vhodná pro vystavení UV záření.

Jak vyrobit černý eloxovaný materiál

Eloxování kyselinou sírovou typu II je nejběžnější metodou používanou při eloxování dílů na černo. Postup je uveden níže:

1. Vyčistěte součást silným odmašťovačem, abyste odstranili nečistoty, řeznou kapalinu nebo mastnotu.
2. Opláchněte část v deionizované vodě.
3. Chemicky leptejte díl, abyste odstranili přirozenou oxidovou vrstvu.
4. Opláchněte část v deionizované vodě.
5. Součást eloxujte průchodem elektrického proudu součástí za přítomnosti elektrolytu kyseliny sírové. Tento proces vede k vytvoření anodické vrstvy. Anodová vrstva je poloporézní.
6. Po eloxování se díl omyje a poté vloží do barvicí lázně, kde se póry vyplní organickým nebo anorganickým barvivem, aby se obarvilo na černo. Kovové soli jsou však preferovanou metodou pro černou anodizaci, protože vytvářejí díly s výjimečnou barevnou stálostí.

Jaké materiály jsou potřebné pro černou anodizaci?

Materiály potřebné pro černý eloxovaný hliník:

1. Elektrolyt kyseliny sírové.
2. Zásobník elektrolytu odolný vůči kyselinám.
3. Katoda.
4. DC napájecí zdroj pro zajištění proudu.
5. Vodivý drát pro zavěšení hliníkové části.
6. Odmašťovač na čištění.
7. Barvicí lázeň obsahující vhodné barvivo pro lakování dílu na černo po eloxování.

Jak dlouho vydrží černý elox?

Eloxovaný povlak může vydržet 10 až 20 let v závislosti na aplikaci, tloušťce povlaku a na tom, zda byly po eloxování provedeny příslušné kroky utěsnění. Když se k barvení použijí kovové soli, barva nevybledne. Organická barviva však časem vyblednou.

Jak dlouho trvá černá anodizace materiálu?

Doba potřebná k černé anodizaci dílu závisí na požadované tloušťce anodové vrstvy, způsobu lakování a technice těsnění po lakování.

Obecně trvá eloxování 2,5 mikronu pět minut. Eloxování minimální doporučené tloušťky 25 mikronů černého eloxovaného povlaku by proto trvalo asi hodinu.

Proces barvení může trvat až 20 minut. Tyto časové rámce však závisí také na procesech čištění a oplachování.

Jsou černé eloxované materiály náchylné ke korozi?

Ne, eloxovaný hliník nerezaví. Rez se běžně používá k popisu tvorby destruktivní, odlupující se vrstvy oxidu na železných kovech.

Když se na hliníku vytvoří vrstva oxidu, přilne k povrchu a zabrání další oxidaci základního materiálu.

Tento článek představil černý elox, vysvětlil, co to je, a probral různé faktory, které je třeba vzít v úvahu při výběru černého eloxování.

Veškeré eloxovací práce provádíme za použití ochranných pomůcek, respirátoru, brýlí a ochranných rukavic, protože pracujeme se zředěnou kyselinou a zásadou! Ideálně ve větraném prostoru. Dodržujeme TB!

Zpočátku připravíme samotný díl, mechanické leštění, čím „čistší“ povrch, tím lesklejší díl bude, lze použít i chemické leštění, ale tento proces je ještě zdravotně závadnější než samotné eloxování, takže leštíme díl na leštícím kotouči a další prostředky.

Pro zavěšení dílu v pracovní lázni je potřeba použít hliníkové přívody proudu, žádné cizí kovy, v ideálním případě můžete na dílu nechat konstrukční výstupek pro připojení, ale při seříznutí bude nekrytá plocha, použil jsem konstruktivní závit otvory, nařízněte závit na kus hliníkového drátu a pouze zašroubujte do těchto otvorů, získáte dobrý, těsný kontakt.

Tloušťku proudového přívodu je třeba zvolit s ohledem na proudovou sílu potřebnou pro eloxování, jinak se vodič začne v místě kontaktu zahřívat a v důsledku toho na něm proběhne prudká reakce a začne vyleptat a jeho průřez se bude zmenšovat a tak dále v geometrickém postupu, až do úplného rozpuštění :)) (v jednom z pokusů se tak stalo kvůli špatnému kontaktu)

Před ponořením do elektrolytu je nutné díl odmastit, a to různými způsoby, od Pemoluxu a dalších prášků, až po přípravek KROT, který myjeme, pohled KROT, nejblíže tomu, co je potřeba, je slabý roztok alkálie NaOH s přídavkem povrchově aktivní látky.
Odmašťoval jsem v čistém roztoku NaOH + voda, koncentraci jsem přesně neměřil, ale čím nasycenější roztok, tím rychlejší bude proces. Roztok v podstatě rozpouští tenkou vrstvu oxidu hlinitého, takříkajíc „přírodní“ eloxování, oxidace povrchové vrstvy na vzduchu, takže s leptáním byste neměli příliš otálet, jinak začne leptat samotný díl) )

Během procesu leptání začne část tmavnout, až téměř černá, to není děsivé, v elektrolytu bude část opět čistá a bílá.

Při leptání dochází k rychlému uvolňování plynů (zdá se vodíku), pracujte pouze v ochranné masce a dávejte pozor, aby se roztok nedostal na kůži, protože popálenina nebude horší než od kyseliny.

Po naleptání se už na díl nemůžete dotknout, jinak po doteku zůstanou mastné stopy a v důsledku toho nerovnoměrný povlak, fleky a jiné radosti.Po opláchnutí alkalického roztoku pod tekoucí vodou vložím díl do kelímku od voda, ideálně destilovaná, aby na ni nic nespadlo to je strašné, zatím se připravujeme na další etapu.

Zde vidíte, že modrý je přívod proudu a bílý je kus izolovaného drátu, který slouží jako podpěra, aby se díl nedotýkal dna vany.

Ohledně pracovní koupel můžete použít smaltovanou (bez třísek) nebo plastovou nádobu, ale pak bude nutné dno a stěny „obložit“ olovem nebo jiným elektrolytem odolným materiálem, tyto desky fungují jako katoda.
Dále je nutné dbát na chlazení pracovní lázně, při chemické reakci dojde k zahřátí elektrolytu.
Použil jsem 2 titanové zvlnění (čtvercová plechovka); ukázalo se, že celá plocha zvlnění je katoda, což má velmi pozitivní vliv na rovnoměrnost aplikace, proud je rovnoměrnější po povrchu součásti a kyselina není překážkou pro titan.
Byla zde také organizovaná Vodní lázeň, pouze v opačném směru, pro chlazení, tekoucí voda ze studny.

Na stěnách pracovní lázně je vidět červený povlak, o tom později ;).

Použitý elektrolyt je Elektrolyt pro baterie, zředěný v poměru 1:1 s destilovanou vodou. Při přípravě roztoku elektrolytu dodržujte bezpečnostní pravidla a neředěný elektrolyt nalijte do destilované vody. (Podle pravidla kyseliny ve vodě, aby nedošlo k varu)

Po smíchání se elektrolyt zahřeje, ochladí na 15-20 stupňů a v podstatě udržuje tuto teplotu, od 10 do 25 stupňů, to bude „teplá anodizace“, která vám umožní následně obarvit díl barvivem a podobně.
Pokud je teplota nižší, blízko 0, dostaneme „studený“ elox, vrstva bude hustší a pevnější, ale nebudete ji moci obarvit barvivem, póry budou příliš husté, může být možné malovat chemickou metodou, ale toto jsem ještě nezvládl, takže v Doma je snazší dosáhnout teplého eloxu.
Zatímco díl plave ve vodě, připojíme přívod proudu ke zdroji proudu.
Jako zdroj proudu je lepší použít bloky se stabilizací proudu, abyste neběhali a nesledovali proud, čím větší je plocha dílu, tím výkonnější budete muset blok hledat.
Plocha této části byla přibližně 490 cm2, proudová hustota by měla být 15-20 mA na cm2, celkově získáme proud 7,3-9,7 A při napětí 12 V, i když během růstu oxidového filmu napětí se může zvýšit, vzal jsem zdroj s parametry 20 A a 30 V maximální hodnoty.
Při eloxování za studena může udržení daného proudu vyžadovat napětí mnohem větší než 12V, protože čím je vrstva hustší, tím větší je její elektrický odpor.

V dalších fázích se řídíme hlavním pravidlem: “Ponoření do roztoku a vyjmutí dílu z roztoku POUZE při zapnutém zdroji energie!”
V opačném případě začne kyselina korodovat součást a kontaminovat roztok.
Díl ponoříme do roztoku, při zapnutém zdroji proudu stačí úplně minimální hodnota, jen aby mezi anodou a katodou bylo napětí! Opět nezapomeňte na masku, brýle a rukavice!

Díl musí být umístěn v mírném úhlu

Proč umístit díl pod úhlem, s přísně vodorovnou polohou podložky, bylo zjištěno, že konce jsou pokryty hustší vrstvou než roviny, navíc pokud existují otvory, které nejsou průchozí, musí být díl umístěn tak, aby a) elektrolyt je zcela zaplní a b) tak, aby z nich mohl vycházet, se během procesu hromadí plyn, jinak se může vytvořit plynová bublina, která vytlačí elektrolyt, a proto nebude část v tomto místě zakryta s vrstvou oxidu.
Pokud je to možné, část by měla být ve stejné vzdálenosti od katody, tedy stěn vany.

Kolem dílu začne aktivní uvolňování bublinek plynu a kyslíku, samo o sobě to není nijak zvlášť škodlivé, ale kyselý aerosol vzniklý při prasknutí bublinek při dopadu na povrch je velmi škodlivý pro vdechnutí, takže to celé zakryjeme.

Kondenzace elektrolytu se může shromažďovat na víku a hromadit se na blízkých předmětech.

Jakmile přikryjeme pokličkou, nastavíme na zdroji požadovaný proud a načasujeme na 40-60 minut

Zatímco čekáme, začneme připravovat roztok barviva.Jako barvivo lze použít anilinová barviva naředěná ve vodě nebo barvu pro doplňování kazet do inkoustových trysek.
Použil jsem zejména Barvení pro zařízení Canon/Epson/HP/Lexmark, v ČSN se prodává za 200-300 rublů za 100 ml, existuje azurová, fialová (dává barvu od červené po fialovou) (purpurová), žlutá a černá , je zde také Světle -azurová a světle purpurová.
Uspěla jsem s modrou, žlutou a černou jsem nezkoušela, ale Magenta z nějakého důvodu nechtěla vzorník barvit.

Otevřel jsem 2 bubliny s asi 3 litry vody, poté tento roztok zahřál na 60 stupňů.
Veškerou práci je lepší provádět v gumových rukavicích, tyto odpadky se z rukou velmi obtížně omývají!

Po zahřátí se pánev dobře vybarví, takže použijeme nepotřebný, pak se v každodenním životě nebude používat comme il faut)

Pravidelně kontrolujeme, jak proces probíhá, roztok se zakalí v důsledku množství bublin, ale neměly by tam být velké bubliny!

Aniž byste vypínali napětí, můžete díl zvednout, abyste zkontrolovali stav napájení a samotný díl.

Při eloxování velkých dílů (nebo velkého počtu malých ) existuje problém, který je třeba sledovat.
Na jedné fotce jsem si všiml červeného povlaku na stěnách vany; jedná se o měď ze slitiny D16T, která se rozpouští a ukládá se na stěnách; když je část velká, vrstva ztloustne a spadne ze stěn a začne se plést nějakou dobu v roztoku, dokud se znovu nerozpustí, nevypadne na stěny, ALE při svém třepetání tyto částice, dopadající na povrch součásti, způsobí místní vypálení, které jsou vizuálně viditelné jako černé pruhy jakoby od elektrických výbojů .
Proto je nutné pravidelně vypouštět elektrolyt, opláchnout lázeň ve vodě a vyčistit měď ze stěn.

Po dokončení procesu eloxování, bez vypnutí zdroje, vyjmeme díl z roztoku.

Část by měla získat stříbřitě bílý, nazelenalý odstín.

Následuje důkladné opláchnutí dílu tekoucí vodou za účelem smytí zbytků oxidačních procesů a vymytí elektrolytu z pórů, stejně jako dříve DÍLU BY SE NEMĚLO DOTÝKAT RUKAMA Pomocí gumových rukavic nebo pomocí kartáče jej pečlivě umyjte.
Jednou jsem zkoušel prát ve slabém alkalickém roztoku na nitrolizaci kyseliny, ale zde jsem musel velmi rychle a opatrně a znovu pod tekoucí vodou.
Díl jsem chvíli nechal v tekoucí vodě, zatímco jsem ho odháčkoval od zdroje a šťouchal se s barvou.

Dále vložíme čistý díl do horkého barviva, stupeň zabarvení závisí na koncentraci roztoku, době expozice v roztoku a vrstvě oxidu.
Proto při pokusu o natírání několika velkých dílů je velmi obtížné dosáhnout správné barvy, protože to ovlivňuje příliš mnoho faktorů, v tomto ohledu je nejjednodušší varianta pouze černá, nechte ji v roztoku asi 15 minut, a určitě bude černá (přesněji hnědočerná)
Poté, co získáme barvu, kterou potřebujeme, vložíme část do vroucí vody a vaříme asi 30 minut, je také lepší použít destilovanou vodu.
Díl vyvaříme, aby se uzavřely póry a barva zůstala uvnitř, při varu část barvy přejde do vody a díl může trochu zesvětlit, opět je to problém opakovatelnosti barvy na více stejných dílech .
Výsledkem je, že po dlouhém trápení a experimentování na „kočkách“ byste měli dostat něco takového

Mír, štěstí všem a šťastný nový rok a nezapomeňte Při práci se skořápkovými kyselinami je bezpodmínečně nutné používat ochranné pomůcky!