Laugebäder in der Aluminiumindustrie und Oberflächentechnik

Entfetten und Beizen zur Vorbehandlung von Oberflächen

Alkalische Entfettung und Abkochentfettung

Vor der Oberflächenbehandlung von Aluminiumteilen muss deren Oberfläche von Schmutz und Oxidschichten befreit werden. Es gibt hier je nach Bauteil und Anforderungen eine Vielzahl möglicher Reinigungschemie, Prozessparemeter, etc. Sehr häufig haben diese Bäder eine Reiniger- bzw. Tensidkomponente, die emulgierend oder demulgierend wirken kann. Außerdem haben die Bäder oft eine (leicht) alkalische Komponente auf Natronlaugebasis.

Bei der Abkochentfettung wird über die hohe Temperatur und leichte Alkalität auch die Bildung von Wasserstoff angeregt. Unter Gasbildung findet ein minimaler Abtrag des Aluminiums statt. Durch diese Gasbildung an der Oberfläche des Aluminiums werden auch dünne Oxidschichten abgesprengt.

Durch die steigende Konzentration der Verunreinigungen (v.a. Öl und Oxidpartikel) wird der Reinigungsprozess zunehmend beeinträchtigt. Das Reinigungsergebnis wird schlechter. Nachfolgende Prozessschritte werden beeinträchtigt und/oder Teile müssen mehrfach gereinigt werden.

Atec Filtrationsanlagen entfernen diese Verunreinigung kontinuierlich aus dem Bad. Der Entfettungsprozess wird stabiler und Prozessprobleme werden dadurch vermieden.

Aluminiumbeize

Die gebräuchlichste Variante der Aluminiumbeize sind Beizbäder auf Natronlaugebasis. Abhängig vom Prozess werden die Bauteile in Natronlaugebeizen mit Konzentrationen von ca. 10-20% NaOH für mehrere Minuten getaucht. Durch die Natronlauge werden Oxidschichten und auch Aluminium abgetragen. Die Beize wird dabei mit ungelösten, partikulären Stoffen (z.B. Schmutzpartikel, Oxide) und mit gelösten Stoffen (v.a. Aluminium) belastet. Wird das Bad nicht getauscht oder aufbereitet, reichern sich beide Arten der Verunreinigung immer mehr an und führen zu Prozessproblemen:

Partikel können lokal bzw. punktuell zu Problemen beim Beizprozess führen
Gelöstes Aluminium verringert die Reaktivität der Beize, d.h. die Beizgeschwindigkeit bzw. Abtragsrate sinken.

Mit Anlagentechnik von Atec können sowohl die ungelösten als auch die gelösten Störstoffe entfernt werden. Dadurch wird die Qualität des Beizprozesses verbessert und Lauge eingespart.

Ätzen oder „chemisches Fräsen“ von Aluminium

Das Ätzen, Tiefätzen oder chemische Fräsen (engl. „chemical milling“) von Aluminiumteilen funktioniert ähnlich dem oben beschriebenen Prozess der Beize. Es gibt jedoch zwei Unterschiede:

Ziel ist es die Oberfläche gezielt und ggf. auch stark abzutragen
Durch Abdecken / „Maskieren“ von Teilen des Werkstücks, wird der Materialabtrag an diesen Stellen verhindert.

Durch dieses gezielte chemische Abtragen wird ein Profil im Bauteil geschaffen. Mit der Zeit steigt der Gehalt an gelöstem Aluminium und die Ätzrate sinkt. Außerdem können auch partikuläre Verunreinigungen den Prozess beinträchtigen, da sie den Abtrag an der Grenzfläche zwischen Bauteil und Beize stören.

Für die Qualität dieses Prozesses ist es vor allem wichtig, eine konstante Ätzrate zu haben. Mit Atec Anlagentechnik können Partikel und gelöstes Aluminium entfernt und die Standzeiten der verwendeten Lauge deutlich verlängert werden.

Beizen zur Reinigung von Strangpresswerkzeugen

Beim Strangpressen (Extrusion) von Aluminiumprofilen wird Aluminium durch Formen bzw. Matrizen oder „Werkzeuge“ gepresst, die dem Profil die gewünschte Geometrie geben. Dabei verbleibt am Ende des Prozesses Aluminium im Werkzeug. Um das Werkzeug wieder einsatzbereit zu machen, muss es von den Aluminiumresten befreit werden. Hierzu werden stark alkalische Beizen (i.d.R. mindestens 30% Natronlauge) verwendet. Die Werkzeuge werden in diese Beizen gelegt / getaucht und Aluminium geht in einem stark exothermen Prozess in Lösung.

Bei dieser Anwendung ist kein gleichmäßiger oder kontrollierter Abtrag nötig. Es zählt nahezu ausschließlich die Geschwindigkeit. Mit zunehmendem Alter der Beize steigt der Gehalt an gelöstem Aluminium und die Beizgeschwindigkeit sinkt.

Mit der Aufbereitungstechnik von Atec können diese starken Laugen recycelt und wiederverwendet werden. Der Kunde spart durch dieses Recycling sowohl Lauge als auch Entsorgungskosten.