Mire érdemes figyelni eloxált alumínium alkatrészek tervezésekor, gyártásakor

 

 

Az alumíniumból készült termékek ma már elengedhetetlen részét képezik mindennapi életünknek. Bár az alumínium tiszta formájában könnyű, puha lágy könnyen alakítható fém, külső behatásokkal szemben ezért kevéssé ellenálló, azonban különböző ötvöző anyagokkal egyszerűen módosíthatóak mind mechanikai mind korróziós tulajdonságai (leggyakrabban Mg, Si, Cu tartalmú ötvözőket használ az ipar). Az így módosított ötvözetekből gyártott alkatrészek felületi keménységét, kopásállóságát vegyszerekkel vagy a környezeti hatásokkal szembeni felület védelmét vagy esztétikai megjelenését, úgy tudjuk fokozni/biztosítani, hogy az alumínium természetes felületi oxidációját (passziválódását) mesterséges úton felgyorsítjuk. Úgynevezett anódos oxidációval ellenőrzött körülmények között, nagy keménységű (Korund) mesterséges oxidréteget hozunk létre, az így kialakított felület rendkívül jó kopás- és vegyszerállósággal rendelkezik, emellett egységes, homogén esztétikai megjelenés biztosít.

 

Ahhoz, hogy az eloxált védőréteg minden szempontból (rétegvastagság, keménység, kopásállóság, színtartósság és esztétikai homogenitás) az elvárásoknak megfelelő legyen, már tervezésnél érdemes figyelembe venni, hogy bizonyos ötvözők vagy megmunkálási technikák kedvezőtlenül befolyásolják az eloxálhatóságot és/vagy az esztétikai megjelenést.

Azokban a kellemetlen estekben, amikor egy eloxált termék nem az elvárásoknak megfelelően sikerül, az alapanyag szállító, gyártó és felületkezelő cég előszeretettel keresi a másikban a hibát és sokszor egymásra mutogat. Azonban ezek a problémák a legtöbb esetben elkerülhetőek átgondolt tervezéssel, helyesen kiválasztott alapanyaggal és alkalmazott gyártási technológiával.

 

1. A helyes alapanyag kiválasztása:

 

A szükségesnél erősebben ötvözött alapanyagot kerülni kell, mert általánosan igaz, hogy minél magasabb az ötvöző anyag tartalom, annál nehezebben eloxálható, nehezebben alakítható ki a kívánt rétegvastagság és esztétika, ami szükségtelen költségnövekedéssel is jár.

 

2. Az alkatrészcsoport azonos anyagminőségből álljon:

 

Amennyiben az alkatrészek összeszereléskor azonos helyre kerülnek érdemes figyelni az egységes anyagminőségre, mivel már egyszerű védő/esztétikai eloxálásnál is eltérő színt adhatnak a különböző ötvözetek anyagminőségei. Emellett az is gyakran előfordulhat, hogy szabvány szerint azonos ötvözetek különböző gyártótól származó termékei eltérő színárnyalatúak lesznek, sőt estlegesen, a különböző gyártási sorokból származó azonos anyagminőségek is enyhén eltérő színárnyalatot eredményezhetnek.

 

3. Esztétikai megjelenés, dekorációs cél:

 

Ha fontos a felületi homogenitás, az esztétikai megjelenés, akkor kerüljük a magas ötvöző anyag tartalmat, mint például Zn, Cu, Fe, Si, mert ezek egyenetlen eloszlása a felületi rétegben foltosodást okoznak.

 

 

Érdemes már tervezéskor végig gondolni, hogy az eltérő megmunkálási típusok eltérő optikai hatású eloxált felületet eredményeznek. Nem is gondolnánk mennyire más megjelenésű eloxálás után egy eltérő mechanikai eljárással előkészített csiszolt, köszörült forgácsolt vagy maratott megmunkált felület. 

 

Emellett erős hőmérsékletváltozással, hősokkal járó műveletek, mint a kovácsolás vagy hegesztés. Szinte minden esetben látható színeltérést, foltosodást okoznak az eloxálás után. Hasonló hibát okoz, ha a munkadarabok utólagosan felhegesztésre vagy javításra kerülnek egy elrontott furat miatt, hiába azonos a hegesztőanyag minőség, az látszani fog.

 

Ezért eloxálásra kerülő munkadarabot látható helyen ne javítsunk, hegesszünk, mert az biztosan meglátszik a felületkezelés után!

 

Ez eloxálás egy olyan elektrokémiai folyamat, ahol az eloxálandó anyagra kapcsolt egyenáram segítségével, egy igen jó elektromos szigetelő képességgel rendelkező védő oxidréteget alakítunk ki. Minél vastagabb ez a szigetelő réteg annál nehezebben folytatható a réteg további vastagítása, hízlalása. Éppen ezért ennek az önmaga ellen irányuló folyamatnak az egyenletes fenntartása érdekében nagyon fontos a stabil, elmozdulás mentes folyamatos elektromos kontaktus a kezelendő alkatrész és az áramátadó készülék között. Ebben az elektronikai láncban fontos szerepe van a szerszámnak. Üzemünkben a legtöbb esetben tartós Titánium (Ti) alapú szerszámokat használunk a stabil elektromos kapcsolat fenntartásának érdekében. Ugyan a Tiszerszámok költségesebbek, azonban ez az egyetlen olyan ipari fém, amely képes elviselni az eloxálási folyamat kénsavas környezetét (180-200 g/l H2SO4-koncentrácót), ugyanakkor elektromosan semlegesen viselkedik anódként, így stabilan biztosítja a folyamat paramétereket, illetve az oxid-réteg gyors és egyenletes kialakulását.

 

Célszerű már a tervezéskor megjelölni a rajzokon a lehetséges megfogási pontokat, felületeket, elkerülve a látható felületeket, esetleg segédfuratokat elhelyezni az alkatrészen, ezek hiányában a felületkezelő dönt az alkatrész megfelelő befogatásáról. Gondos tervezéssel elkerülhető, hogy a munkadarabok menetes vagy szigorúan tűrt furatok mentén kerüljön megfogatásra.

 

 

Szűk furatokban (Ø < 4 mm) nem, vagy csak korlátozott mértékben alakul ki az eloxált réteg, így azok védelem nélkül maradhatnak. Mivel ezek a szűk furatok az elektrolit számára csak korlátozottan átjárhatóak, úgynevezett gélesedés, illetve gél-dugó kialakulása figyelhető meg. Ezen furatok peremén „megfolyás”, savkifolyás vagy sókiválás lehetséges, ahol is sérül az eloxált réteg.

 

Zsákfuratok esetében légbuborékok, légzárványok maradhatnak a furatok alján (itt nem érintkezik a felület az elektrolittal) így nem alakul ki eloxált védőréteg.

 

Már tervezéskor érdemes egyeztetni a felületkezelő céggel az alkatrészek szerszámon való elhelyezésének, és befogatási pontok lehetőségeiről, hogy elkerülhetőek legyen a légzárványok és eloxálási hibák kialakulása.

 

Vannak olyan Vevői felhasználási előírások követelmények, például:

 

 

ahol szükséges bizonyos felületek kitakarása, furatok védelme az eloxálási folyamat közben. Ezeken a felületeken nem játszódik le az eloxálási folyamat.

 

Azonban nem megfelelő kitakarás, dugózás következtében előfordulhat, hogy az eloxálás közben alkalmazott vegyszerek, a kitakarás alá szivároghatnak vagy a nem megfelelően záró dugó mellett a furatokba beszivárognak és ott megmaradnak, később onnan kiszivárogva tönkre tehetik a védett vagy az eloxált felületeket.

 

Szintén fontos, hogy a megmunkált alkatrészek furatait főleg a zsákfuratokat alaposan kitisztítsuk nagy nyomású sűrített levegővel, eltávolítva belőlük az esetleges forgácsot vagy emulzió-maradékot, ami károkat okozhat az eloxálási folyamatban. Figyeljünk a megfelelő tömítettségre!

 

A körültekintően alapos kitakarás és dugózás az alapja a kifogástalanul eloxált felület előállításának!

 

 

Az eloxálás egyik Vevő által kérhető opcionális lépése a szatinálás. A szatinálás a zsírtalanítást közvetlenül követő választható lúgos maratási (etching) eljárás. Alkalmazásával, optikai megjelenést tekintve mattabb (selymesebb) homogénebb felület érhető el, illetve minimalizálni lehet vele az apróbb felületi hibákat, karcokat.

 

Azonban körültekintően kell alkalmazni, ugyanis túlzott használatával túl lehet maratni a felületet, tönkretéve a szigorú tűréssel rendelkező geometriai méreteket furatokat és meneteket.

 

Általában 60-240 másodperc az ajánlott maratási tartózkodási idő, azonban kivételes esetekben, amikor nincs szigorú méretbeli elvárás, akár hosszabb ideig is alkalmazható ez az eljárás.

 

A szatinálás optikai hatása főleg színes felület esetében szembetűnő, de jól láthatóvá válik natúr eloxálás után is a szatinált felület selymessége vagy matt-hatása az alkalmazási idő függvényében.

 

Megrendelői igény esetében mindenképpen érdemes számolni a szatinálás hatásával, annak méretekre gyakorolt következményeivel. Szükség esetén bizonyos felületek védelméről gondoskodni kell.

 

A tökéletes eloxálás utolsó fázisa, de egyben az egyik legfontosabb lépése a pórusok tömítése, illetve azok teljes lezárása. A pórusok megfelelő tömítettsége nagyban befolyásolja az eloxált felület keménységét és korrózióval szembeni ellenállóságát, emellett hatással van az eloxált alkatrész színtartósságára is.

 

A pórusok tömítése történhet:

 

A pórusok zárása után az alkatrészek általában melegek, így az öblítés után könnyen megszáradnak, azonban a szűk furatokban, zsebekben lehetnek vegyszermaradványok, amiket alapos sűrített levegős kifúvatással el kell távolítani, ellenkező esetben a később kiszivárgó maradványok tönkre tehetik a kész eloxált felületeket.

 

Fontos megjegyezni, hogy a jól elkészített és tömített eloxált felület igen ellenálló, nehéz azt akár vegyszeresen vagy mechanikusan eltávolítani. Ezért az eloxálást csak „egyszer” lehet jól megcsinálni, mert hiba esetén egyáltalában nem, vagy csak nehezen javítható, és újra eloxálható a termék.

 

A megrendelő elvárásainak megfelelő eloxálás a csomagolással kezdődik és azzal is végződik. Fontos a nyers és a késztermékek megfelelő mechanikai hatásokkal szembeni védelme, esetleg alkatrészek jelölése, azonban figyelni kell arra, hogy az eloxálandó felületet ragasztószalag közvetlenül ne érje, illetve ne írjunk közvetlenül a fémfelületre. Mivel a ragasztó anyagokat, festékeket, feliratokat az eloxálás folyamán alkalmazott zsírtalanító, illetve egyéb vegyszerek, nem képesek megfelelő módon eltávolítani a felületről, így ezeken a helyeken nem alakul ki az elvárásoknak megfelelő védő oxidréteg. 

 

A ragasztószalag és a felület között minden esetben legyen papír vagy fólia, és mindenképpen kerüljük el a közvetlenül az eloxálandó fém felületre történő feliratozást.

 

Ne alkalmazzunk olyan csomagoló anyagot, ami esetleg könnyen ráolvadhat a meleg munkadarab felületére.