Na het fabricageproces is het oppervlak van aluminium veelal vervuild met vet, olie, atmosferische vervuilingen en mogelijk initiële corrosie (aluminium oxides). Om dit te verwijderen is ontvetten en beitsen noodzakelijk.
Wat is aluminium?
Aluminium is één van de meest voorkomende elementen op aarde. Het komt bijna twee keer zo veel voor dan ijzer. Vanwege de vele positieve eigenschappen, zoals het lage soortelijk gewicht en de goede corrosievastheid, wordt het zeer veelzijdig ingezet. Het productieproces van aluminium geschiedt door elektrolyse van gesmolten grondstoffen. Aluminium wordt gelegeerd om het te harden en sterk te maken.
Waarom oppervlaktebehandeling van aluminium?
Oppervlaktebehandeling van aluminium wordt uitgevoerd in speciaal voor deze toepassing samengestelde baden of middels insproeien. Het beitsen van aluminium wordt veelal uitgevoerd om een metallisch schoon oppervlak te verkrijgen, bijvoorbeeld voor hoogwaardige toepassingen zoals bij apparatuur voor de semi conductor-, medische en nucleaire toepassing. Het chromateren van aluminium ter verbetering van de corrosieweerstand in atmosferisch milieu of als conversielaag voor een coating systeem kan als dienst worden aangeboden.
Negatieve invloeden op aluminium
- Atmosferische vervuiling;
- Zuren en logen;
- Besmetting met vreemd ijzer.
Het beitsproces van aluminium
Tijdens het beitsproces wordt:
- het aluminium oppervlak ontdaan van bovengenoemde vervuilingen, teneinde het geschikt te maken voor het aanbrengen van een eventuele conversielaag;
- het oppervlak voorzien van een egaal, mat of half mat uiterlijk.
Na het beitsproces wordt gespoeld met gedemineraliseerd water waardoor het aluminium zichzelf door oxidatie aan de zuurstof in de lucht tegen corrosie beschermt. Hierdoor is het mogelijk het aluminium te verwerken, ook als er geen conversielaag wordt aangebracht. Dit proces van natuurlijke oxidatie noemt men passiveren.
Indien er geen of slechts onvolledige beitsing/passivering plaats vindt, is het aluminium onvoldoende beschermd.
In deze situatie zal er, afhankelijk of er al dan geen nabehandeling van het aluminium plaatsvindt, het volgende gebeuren:
- Als er geen nabehandeling van het aluminium is gepland:
Het aluminium heeft geen goede corrosiebestendigheid omdat er geen geheel gesloten oxidehuid op het metaal aanwezig is. Allerlei insluitsels in de oxidehuid kunnen, zeker in een vochtig milieu, corrosie initiëren, waardoor aluminiumoxides (witte neerslag) ontstaan op het aluminiumoppervlak. Dit proces zal zichzelf versnellen. - Als er een nabehandeling (aanbrengen conversielaag) van het aluminium is gepland:
Doordat er nog steeds vervuilingen aanwezig zijn op het oppervlak (door geen of slechte beitsing) wordt het aanbrengen van een goede conversielaag beperkt door corrosie onder de conversielaag en een slechte hechting op het aluminium.
Het is dan ook van het grootste belang om van een geheel schone oxidehuid uit te gaan alvorens een conversielaag aan te brengen. Het aluminium is dan in optimale conditie om een verdere chemische behandeling te ondergaan.
Hoe werkt het beitsproces? Aluminium is een amfoteer metaal, d.w.z. dat het metaal zowel in een zuur- als in een alkalisch milieu oplost. Dit geldt ook voor aluminiumoxide (Al2O3).
1. Alkalisch beitsen van aluminium
Alkalische reinigers worden onderverdeeld in etsende en niet of nauwelijks etsende reinigers. Een hogere loogconcentratie en een hogere temperatuur versnellen het beitsproces, maar daardoor wordt het gebeitste oppervlak tevens ruwer. Sterk etsende reinigers, veelal op basis van natronloog, worden toegepast als er een dikke oxidehuid aanwezig is, of als er wezenlijk ontvet moet worden. Dit is een erg snel beitsproces, waarbij snel een mat uiterlijk ontstaat. Niet of nauwelijks etsende reinigers gebaseerd op silicaten en carbonaten worden gebruikt als er slechts geringe hoeveelheden vet of olie aanwezig zijn op het aluminiumoppervlak.
Algemene beitscondities:
- Temperatuur: 50 - 70°C
- Tijd: 5 - 15 minuten
2. Zuur beitsen van aluminium
Beitsproces op basis van salpeterzuur
Een beperking van alkalisch beitsen is dat bij bepaalde aluminium legeringen die koper of zink bevatten soms een grijze of zwarte aanslag kan ontstaan die zich moeilijk laat afspoelen. Om deze gevormde aanslag te verwijderen worden deze legeringen erna gedompeld in salpeterzuur. Aluminium wordt door salpeterzuur slechts weinig aangetast. Bij omgevingstemperatuur kan er hierdoor wel enkele uren gebeitst worden indien de concentratie aan salpeterzuur niet te hoog is. Het grote voordeel van dit proces is dat bijvoorbeeld een leidingsysteem in circulatie kan worden gereinigd.
De overige beitsprocessen hebben een te korte beitstijd om praktisch te kunnen worden ingezet.
Beitsproces op basis van salpeterzuur – fluorwaterstofzuur
Dit is een erg snel egaliserend beitsproces dat een fraai egaal mat effect geeft.
Beitscondities:
- Temperatuur: omgevingstemperatuur
- Tijd: 1 - 10 minuten
Ook indien het aluminium silicium als legeringelement bevat, is dit de aangewezen beitsmethode.
Beitsproces op basis van fosforzuur
Dit beitsmiddel is alleen effectief indien de aanwezige oxidehuid zeer dun is. Dikkere oxidelagen maken het noodzakelijk om aan de fosforzuuroplossing fluoride toe te voegen. Door het beitsen in fosforzuur wordt een fosfaatlaag gevormd die kan dienen als ondergrond voor een lak- of verflaag. De fosfaatlaag is een conversielaag met verbeterde hechtingseigenschappen.