Úprava povrchu kovových speleoalpinistických pomůcek

Martin Mandel, ZO ČSS 1-06, Speleologický klub Praha

(Stalagmit 1987/1 {23}; str.25—27; Praha 1987)

 

 

Tento článek je určen všem samovýrobcům speleoalpinistických pomůcek, jejichž výrobky nebudou zahozeny (viz redakční článek ve Stalagmitu 1986/2—3, str.12) a marnivcům, kteří chtějí obnovit vzhled svého již „ojetého“ vybavení.

Povrchová úprava jeskyňářského i horolezeckého vybavení není samoúčelná a je nezbytná, jestliže nechcete, aby trpělo abrazí a korodovalo. (Upadlé barevné blokanty se pod vámi také lépe hledají...) Povrchové úpravě se rovněž nevyhnete pokud máte zájem, aby vaše výrobky působily profesionálním dojmem. Ke zhotovování blokantů, slaňovátek, plaket, různých přezek a podobně se většinou používají slitiny hliníku (obvykle neznámého složení a původu) a ocel různé kvality. Tím byl také ovlivněn výběr metod jejich povrchové úpravy. Oba zde uvedené postupy jsou použitelné pro všechny běžné slitiny hliníku a jakoukoli ocel (literatura samozřejmě popisuje mnoho dalších možností). Kdo se něčím podobným zabýval ví, že osvojení i jediného postupu převzatého z literatury obvykle vyžaduje zdlouhavé experimentování – to je také důvod, proč popisuji některé zdánlivé nepodstatnosti. Jedná se o výsledky praktických zkoušek, které vám mohou ušetřit čas a nervy.

 

Slitiny hliníku

Základní metodou povrchové úpravy předmětu ze slitin hliníku je jejich pasivace bezproudou nebo elektrolytickou oxidací. Vrstva vytvořeného oxidu hlinitého může dosáhnout tvrdosti až 5 podle Mohse (pro srovnání – tvrdost 5 má např. sklo, nikl apod.).

Uspořádání elektrolytické oxidace (anodická oxidace, eloxování; Škeřík 1966) je zřejmé z obr.1. Katoda se zhotoví z hliníkového plechu stočeného do válce podle stěn nádoby, případně i dna (plášť válce bez jedné podstavy). Povrch katody by měl být alespoň tak velký, jako povrch eloxovaného předmětu. Při výběru materiálu katody je dobré respektovat, že katoda má obsahovat maximum hliníku. K elektrolytické oxidaci se používá lázně cca 22 % kyseliny sírové (hustota 1,155 g.cm−1) připravené opatrným přilitím 225 g (122,6 ml) koncentrované kyseliny sírové (96 %) do 800 ml vody. Kyselinu sírovou požadované koncentrace je možné také připravit naředěním kyseliny sírové pro olověné akumulátory – k 350 ml vody se přidá 520 ml této kyseliny.

Nádoba pro elektrolytickou oxidaci může být skleněná, polyetylenová (např. uříznutá láhev od destilované vody) nebo smaltovaná – pozor na neporušenost smaltu, zředěná kyselina sírová prožere železný hrnec poměrně rychle a vždycky v nepříhodnou dobu, např. při vynášení lázně ze sklepa na dvůr apod... Na smaltu zůstávají stopy po kyselině sírové (vyzkoušeno na bílém smaltu vany, kde zůstalo neodstranitelné matně žluté kolečko – může potvrdit manželka autora – proto, pokud budete eloxovat ve vaně, napusťte do ní cca 2—3 cm vody). S výhodou lze použít jako pro lázeň i katodu dohromady hliníkový hrnec (neubývá).

Anodu tvoří eloxovaný předmět. Pokud má v sobě otvory – a to obvykle má – je jeho připevnění na přívodní vodič usnadněno. Použije se k tomu izolovaný hliníkový drát průměru 2—4 mm – viz obr.1. Eloxovaný předmět se uchytí pomocí odizolovaného konce drátu stočeného do tvaru protaženého písmene omega s lehce napruženými nožičkami od sebe a bříškem prostrčeným otvorem v předmětu. Horní přehnutí drátu slouží k upevnění na okraj nádoby nebo katody.

Jako zdroj stejnosměrného proudu je možné použít obyčejnou nabíječku, výhodnější je usměrňovač s možností plynulé regulace napětí. Do obvodu by měl být zařazen ampérmetr.

 

 

 

Vlastní provedení elektrolytické oxidace:

Eloxovaný předmět se uchytí popsaným způsobem a moří se 0,5—5 minut v 10—20 % roztoku hydroxidu sodného připraveného rozpuštěním 100—200 g pevného hydroxidu sodného v 800—900 ml vody. Při delší době moření, případně při teplotě mořící lázně vyšší než 50 °C dochází k výraznějšímu oleptání povrchu předmětu a např. v závitech může vzniknout vůle. Po opláchnutí ve vodě se předmět ponoří do lázně 22 % kyseliny sírové a anoda a katoda se připojí na zdroj stejnosměrného napětí. Vlastní elektrolytická oxidace probíhá 5—100 minut v závislosti na procházejícím proudu a velikosti povrchu. (Škeřík 1966 uvádí proud 1—2,5 A na 100 cm plochy povrchu, tuto hodnotu je možné 2—3 krát překročit). Teplotu lázně je nezbytné chlazením vodou nebo vodou s ledem udržet nižší než 25—27 °C. Při vyšší teplotě lázně, která se při eloxování zahřívá, klesá vodivost vznikající oxidované vrstvy a další oxidace probíhá pomalu. Optimální teplota při normálním provedení elektrolytické oxidace se pohybuje mezi 16—22 °C. Doba nutná ke vzniku dostatečné oxidované vrstvy se nejsnáze zjistí podle schopnosti povrchu barvit se (viz dále).

Po oxidaci se předmět důkladně opláchne vodou, případně v neutralizační lázni (asi 3 % roztok amoniaku – čpavková voda) a ponoří se do barvící lázně připravené rozpuštěním cca 1 sáčku (2 tablet) barviva DUHA požadovaného odstínu v litru vody. Barvící lázeň je výhodné udržovat při teplotě 80—100 °C, odpařená voda se periodicky doplňuje destilovanou vodou. Podle požadované intenzity zbarvení se ponechá předmět v barvící lázni 0,5—30 minut, potom se opláchne vodou. Teprve teď se můžete dotknout povrchu rukou! Během všech předchozích operací, tj. počínaje mořením v hydroxidu sodném, znamená dotyk ruky světlou skvrnu ve zbarvení! Obarvený předmět se povaří 5—20 minut v destilované vodě, usuší se, lehce potře libovolným olejem a vyleští látkou. Pokud barva nepustí, pracovali jste správně.

Není-li vybarvení homogenní nebo jestliže se vám nelíbí odstín, můžete po vyjmutí z barvící lázně předmět odbarvit v mořící lázni (trvá to déle, oxidovaná vrstva se pomaleji rozpouští) a celou proceduru opakovat. Tímto způsobem je možné renovovat omlácené pláště gibbsů, označit si karabiny (do veškerých lázní se ponořují jen částečně, např. horním obloukem apod.).

Světlé skvrny ve zbarvení se objevují mimo zmíněný dotyk rukou z těchto důvodů:

Pokud při barvení nelze dosáhnout tmavšího odstínu, je pravděpodobné, že eloxovaná vrstva je příliš tenká (stoupla teplota lázně), případně je vyčerpaná barvící lázeň. Jestliže barva nechytí vůbec, zkuste použít jiný druh DUHY; nepomůže-li to, nemáte v ruce hliníkovou slitinu s přijatelným obsahem hliníku nebo jste přehodili anodu a katodu (i to se stalo...).

Důležité upozornění: obě lázně, mořící i oxidační jsou prudké žíraviny a je nutné zachovat při manipulaci s nimi veškerou opatrnost. Měli byste používat gumové rukavice a mít připravené neutralizační roztoky pro případ stříknutí lázně do oka. (Roztok jedlé sody pro oxidační lázeň a borovou vodu pro mořící lázeň; oba roztoky se aplikují až po vypláchnutí oka vodou!) Při moření (i při rozpouštění hydroxidu sodného ve vodě) a při vlastní oxidaci se uvolňují z lázní dráždivé látky do ovzduší a je vhodné větrat.

Tzv. tvrdé eloxování (Clark 1986) se provádí při teplotě 4—5 °C, kdy v důsledku lepší vodivosti oxidované vrstvy probíhá oxidace do větší hloubky. (K chlazení se používá směs ledu se solí nebo směs suchého ledu – pevný oxid uhličitý – s acetonem; při dostatečné kapacitě chladící lázně je možné chladit pouze ledem s vodou). Tímto způsobem lze dosáhnout síly oxidované vrstvy až 8.10−5 m na rozdíl od obyčejného eloxování, kdy je dosažená síla maximálně 1,0—1,5.10−5 m. Odolnost takto eloxovaného povrchu je několikanásobně vyšší, ale jeho barva je tmavší a někdy má žlutavý odstín. Tvrdě eloxované předměty se proto obvykle barví na černo. Při případném ohnutí tvrdě eloxovaného předmětu oxidovaná vrstva praská a na vnitřní straně ohybu má tendenci k odlupování. Při vzniku této vrstvy příliš velkým proudem se na povrchu předmětu utvářejí drobné praskliny.

 

Ocel

Pro povrchovou úpravu ocelových součástí speleoalpinistické výzbroje je dostatečné a relativně snadno aplikovatelné bezproudové niklování (Bańkowski a kol. 1971). Používá se k tomu lázně připravené rozpuštěním 50 g síranu nikelnatého, 30 g citronanu sodného a 10 g fosfornanu sodného v litru vody. Ocelový předmět se nejprve moří 1—20 minut v cca 20—40 % kyselině ortofosforečné (připraví se zředěním 1:1 až 1:3 vodou z koncentrované kyseliny). Při čistém povrchu ocelového předmětu není moření nezbytné a stačí předmět pouze důkladně odmastit. U přesných součástek není moření žádoucí, protože oleptáním vznikají při pozdějším sestavení vůle. Vlastní niklování probíhá za varu 3—10 hodin podle požadované síly niklové vrstvy (1—2.10−5 m). Odpařená voda z lázně se musí doplňovat destilovanou vodou. Tuto metodu je možné použít i pro pružiny. Poniklováním se výrazně prodlouží jejich životnost a sníží se poruchovost způsobená zvýšeným třením jejich zkorodovaného povrchu.

 


Literatura: