Información Técnica del Anodizado¿PORQUÉ RECUBRIR EL ALUMINIO? La superficie del aluminio y sus aleaciones se recubren de una delgada capa de óxido, la cual constituye en sí una protección natural contra la acción de los cambios atmosféricos. El espesor de esta película de óxido depende fundamentalmente del proceso de fabricación de los semi elaborados de aluminio (perfiles, tubos, chapas, etc.) y en general no es suficiente, si se desea mantener el buen aspecto y brindar una protección adecuada del producto nuevo a la acción de los agentes atmosféricos en todo tipo de ambientes. El aluminio ofrece una amplia gama de protección como de decoración. Así le son aplicadas todas las técnicas de tratamientos mecánicos (arenado, pulido, cepillado, etc.) usualmente utilizadas a fin de cambiar la textura superficial con fines decorativos. Finalmente la superficie de aluminio puede ser recubierta o modificada por tratamientos convencionales como niquelado, cromado, conversión química, estañado, pintura y anodizado, este último solo aplicable al aluminio. |
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El aluminio tiene gran afinidad con el oxígeno. Es por ello que aunque siendo poco noble, consigue al contacto con la atmósfera oxidarse superficialmente, formando una capa de óxido que lo protege y le confiere un color gris pálido.
Sin embargo la característica protectora de esta capa de óxido (1 espesor de 5 a 10 Aº ) resulta insuficiente. Obtener aluminio sin oxidación superficial es un gran problema. Este es el motivo que hace difíciles los tratamientos de cobreado o de otros metales electrodepositados que requieran para una buena adherencia una superficie exenta de oxido. Por tal razón, si se quiere obtener protección superficial es más conveniente aumentar el espesor de dicha capa por tratamiento de oxidación artificial.
La oxidación artificial puede realizarse utilizando métodos químicos o electrolíticos. Siendo este último el de mayor importancia, su uso se ha difundido casi con exclusividad actualmente.
El nombre de ANODIZADO con que se designa el proceso que nos ocupa, proviene del hecho de que el objeto sometido a tratamiento electrolítico se coloca ANODO, a diferencia de otros procedimientos galvánicos en los cuáles la pieza se coloca como CATODO.
El electrolito mas difundido es la solución de 10 a 20 % de H2SO4 en agua destilada. Al producirse la electrólisis, se desprende oxigeno atómico sobre el ánodo, oxidando el aluminio y dando lugar a un producto de reacción denominado ALUMINA (AL203), que forma una capa de fino espesor, variable entre 3 y 30 micrones llegando a veces a 200 micrones, de acuerdo al tiempo de duración del proceso, aleación de aluminio y condiciones de operación. Esta película de AL203 deshidratada, se forma a expensas del metal y es transparente, aislante, porosa, absorbente, y de elevada dureza.
Debido a su gran porosidad (millares de poros x mm² ) si se introduce una muestra anodizada en alguna sustancia, esta queda alojada en el interior de los poros. Este fenómeno permite, por ejemplo, el coloreado de la capa, confiriendo al objeto anodizado vistosos y varios colores. Si posteriormente se introduce la pieza en agua en ebullición, los poros quedan sellados por hidratación de la película que se transforma de AL203 en AL203H2O. Físicamente es un hinchamiento de la película que atrapa en el interior de sus poros a las sustancias depositadas, este método se denomina SELLADO. Otro procedimiento de sellado es la utilización de siliconas o de vaselinas para sellar poros.
En estas condiciones se obtiene una capa inalterable e inerte, de extraordinaria resistencia a la corrosión y fuertemente adherida al metal base.
Esta curva está compuesta por cuatro tramos:
TRAMO 1 · Crecimiento rápido del voltaje que permite la formación de una película compacta.
TRAMO 2 · Caída DEL voltaje en 15% aprox., caída que coincide con la perforación de dicha película. De esta manera se permite el pasaje de corriente y la continuación del proceso electrolítico en el fondo de los poros (Fig.4)
TRAMO 3 · Mantenimiento del voltaje con un lento incremento en función de la película. Esta meseta de la curva es la zona del proceso de electrólisis. En el caso del anodizado, de la atención es de 10 a 27 voltios y el tiempo de duración depende de los espesores deseados (Fig.4)
TRAMO 4 · Esta es la zona indeseable de la curva. Si la tensión supera el valor del punto D, se produce la ruptura de la oxido. En el proceso de anodizado, tal cosa generalmente no ocurre. Si sucede, se debe a que el espesor de la capa resulta demasiado grueso y ofrece excesiva resistencia al pasaje de la corriente, lo que origina el calentamiento de la zona por deficiente extracción de calor del fondo de los poros. Esto sumado al aumento local de acidez del electrolito favorecido por el aumento de temperatura, produce la pronta destrucción de la capa. En el proceso de anodizado duro vencemos el pico de rotura trabajando a 0º C de temperatura para poder seguir formando capas duras.
El anodizado es un tratamiento electroquímico que permite aprovechar una propiedad que el aluminio ya tiene, luego del proceso de conformado plástico del perfil, este se oxida en el contacto con el aire y forma una capa de décimas de micrones, no es una capa dura, ni uniforme debido a su delgadez.
El anodizado consiste en someter al aluminio o sus aleaciones a un tratamiento electrolítico, con el propósito de obtener una capa superficial de óxido de aluminio, (Alúmina), de espesor superior al que el aluminio adquiere naturalmente, con propiedades particulares diferentes del metal base.
El anodizado natural, y particularmente el anodizado color, constituye un elemento de protección y decoración de ilimitadas posibilidades arquitectónicas, que se multiplican cuando se considera la aplicación de tratamientos superficiales adicionales como el pulido mecánico o el satinado químico.
En nuestro país, las texturas superficiales habituales son las siguientes:
-Pulidos brillantes mecánicos o electroquímicos.
-Pulido mecánico (arenado, con bandas, cepillado, etc.)
-Satinado químico.
El satinado químico resulta interesante en tanto permite borrar en gran parte los "testigos" o rayas de Extrusión. Por otra parte, matea el brillo, lo que da una presentación muy agradable.
Describiremos las tres operaciones más importantes del proceso para la obtención del anodizado.
A.- Anodizado: El proceso se desarrolla en una cuba de electrólisis, las piezas de aluminio se colocan en soportes conductores conectados al polo positivo (ánodo) de una fuente de poder de corriente continua, el polo negativo (cátodo) es de un material inerte y el electrolito es una solución acuosa de ácido sulfúrico, único que permite obtener capas protectoras de espesores importantes.
B.- Coloreado: Aprovechando la porosidad de la capa anódica se puede colorear por impregnación con colorantes o introducir iones metálicos en el fondo de los poros, mediante una diferencia de potencial. El método más difundido para incorporar color a la capa anódica es el coloreado electrolítico, mediante el cual se introducen iones metálicos en el fondo de los poros, antes del sellado final. El tipo de ion metálico y su concentración en los poros, determinan el color y la intensidad del mismo. La gama clásica de colores de anodizado normalmente son utilizados en arquitectura, va desde el oro claro (conocido también como champagne) a través de varias tonalidades de bronces hasta el negro. El anodizado sin colorear se lo conoce como anodizado natural y tiene también amplia difusión. C.- Sellado: Esta es la última operación del proceso, se halla efectuado o no la coloración. Se realiza por inmersión de las piezas anodizadas en agua desmineralizada en ebullición. Esta operación de sellado es la que permite mantener estable, a través del tiempo, el proceso de coloreado. A través este proceso se transforma la alúmina en monohidrato, que tiene mayor volumen, se dilata y cierra herméticamente los poros de la capa anódica. Esta operación es indispensable
A continuación se detallan las operaciones previas y posteriores al anodizado según su acabado:
Anodizado Brillante |
Anodizado Mate |
|---|---|
| 1. Pulido Mecánico | 1. Pulido mecánico, granallado o lijado |
| 2. Desengrase alcalino . | 2. Desengrase alcalino |
| 3. Lavado | 3. Ataque alcalino (mateado) |
| 4. Limpieza ácida | 4. Lavado |
| 5. Abrillantado | 5. Limpieza ácida |
| 6. Lavado | 6. Lavado |
| 7. Anodizado | 7.Anodizado |
| 8. Lavado | 8. Lavado |
| 9. Coloreado-anilina (si se requiere) | 9. Coloreado o electrocoloreado (si se requiere) |
| 10. Lavado | 10. Lavado |
| 11. Sellado | 11. Sellado |
Clasificación en función de las exigencias del anodizado:
Para establecer una evaluación de los resultados de la oxidación anódica, se consideran cinco tipos de aplicaciones:
1. Protección contra la corrosión: No interesa el aspecto decorativo, se trata simplemente de lograr una finalidad protectora, este tipo de protección se puede aplicar prácticamente a la totalidad de aleaciones de aluminio.
2. Oxidación anódica industrial: Además de sus finalidades protectoras debe llenar una función decorativa. Se toleran aquellos defectos que no son visibles desde tres a cinco metros.
3. Oxidación anódica decorativa: La superficie debe estar exenta de defectos que puedan distinguirse visualmente a una distancia de 0,5 a 1 metro.
4. Oxidación anódica brillante: Este proceso puede aplicarse solamente a las aleaciones de mejor calidad capaces de ofrecer el mayor brillo posible y formar capas perfectamente transparentes. Estas aleaciones se utilizan para artículos de joyería, orfebrería, iluminación, decoración, etc.
5. Oxidación anódica dura: Las aplicaciones de este proceso de anodizado duro son aplicadas a cualquier tipo de piezas de aluminio, de aleaciones especiales, donde se requiera una gran dureza superficial, alta resistencia al desgaste y gran vida útil del material.
| Espesor en Micrones | Campo de Aplicación |
|---|---|
10 |
Interiores, intemperie no agresiva, rural o urbana. |
15 |
Atmósfera marina o industrial, urbana con gran polución. |
20 |
Ambiente marino con gran explosión, ambientes agrasivos. |
A.- Decoración: El anodizado permite la realización de acabados decorativos, especialmente en color por sistema electrolítico. El carácter metálico de las piezas no se oculta y se conserva gracias a la transparencia de la capa.
B.- Protección: Contra la exposición a atmósferas agresivas o intemperie que pueda deteriorar su aspecto inicial.
C.- Técnicos: Para obtención de superficies duras, autolubricadas aislantes, absorbentes, de reflexión constante, etc.
D.- Propiedades físicas: El anodizado proporciona: Mayor Dureza Superficial Mayor Resistencia a la abrasión y al desgaste Mayor Aislamiento Eléctrico Mayor Resistencia a los Agentes Químicos y Atmosféricos
E.- Propiedades químicas: Son las de la alúmina cristalina. Las capas tienen un gran valor protector en los medios en que el índice de acidez está comprendido entre ph4 y 9, la inercia química de la capa es mayor en medio ácido que en medio alcalino. La alúmina es traslúcida y no tóxica. Puede presentarse ligeras diferencias de tono con ciertas aleaciones de aluminio.
F.- Económicas: Costo de mantenimiento "0"
Entre las principales aplicaciones del anodizado se encuentra:
· La fabricación de películas dieléctricas para la construcción de condensadores eléctricos, o sea aislamientos eléctricos o térmicos.
· Protección contra la corrosión y la abrasión.
· Dureza superficial como protección contra el desgaste y rozamiento, capas que varían entre 50 y 150 micrones de espesor.
· Decoración, sobre metal pulido y otros acabados superficiales o para dar color.
· Como base y anclaje para pintura y otros acabados químicos-orgánico. Como base para electrodepósito.
· Como protección de periferia de aluminio, para puertas y ventanas, con espesor de capas que varían de 20 a 25 micrones para el exterior y de 10 a 12 micrones para el interior, cifras que tienen relación directa entre el costo del proceso y seguridad de la protección.
Otros rubros que abarca el anodizado:
El ANODIZADO DURO es un procedimiento de oxidación anódica realizado sobre el aluminio y sus aleaciones, que se efectúa por el paso de corriente eléctrica a través de la pieza a recubrir, la cual se halla sumergida en un electrolito ácido, con lo cual se forma sobre la superficie de la misma, una capa de oxido de aluminio (alumina) de espesor controlable y de elevada dureza y resistencia al desgaste.
El revestimiento obtenido actúa como un buen aislante eléctrico y térmico. El Procedimiento es aplicable a las aleaciones de aluminio que no contengan mas de 3% de cobre, ni más de 5% de silicio. La capa de anodizado incrementa las dimensiones de la pieza, lo cual es tenido en cuenta durante el diseño para la determinación de las medidas finales.
El anodizado es aplicado como última etapa del proceso de fabricación de una pieza, ya que no puede ser trabajado mecánicamente con ninguna herramienta, excepto con muela de diamante.
Las características fundamentales de la capa de anodizado duro se pueden resumir como se detalla a continuación:
Color: · Las piezas resultan, en general, con un color negro, gris o marrón, dependiendo esto, del tipo de aleación y del espesor de la capa.
Espesor: · Se pueden obtener capas que oscilan entre 20 a 50 micrones como espesores mas utilizados. No obstante pueden alcanzarse espesores inferiores a los 100 micrones. La empresa posee equipos de mediciones de espesores electrónicos.
Dureza: · No existe hasta el presente un método universalmente aceptado para medir la dureza de la capa anódica. Algunas de las formas utilizadas a tal efecto son: 1. Dureza Vickers, con peso de 100 gr, su valor debe ser de 450 aproximadamente. 2. Método de la lima, se procede a limar la capa con una la de prueba previamente especificada, y se determina si se raya y en que grado.
Abrasión: · Sucede algo parecido a lo referido a la dureza; no hay método de ensayo único. Para determinar la resistencia al desgaste se suele utilizar un trozo de tela esmeril de grado 00, el cual se hace deslizar manualmente sobre la superficie anodizada. La tela debe resbalar sin producir abrasión al revestimiento.
Las aplicaciones del ANODIZADO DURO son encontradas en cualquier tipo de pieza de aluminio o aleación de aluminio, en donde se requiera gran dureza superficial, alta resistencia al desgaste y antiadherencia. Logrando mayores ventajas y una larga vida útil al aluminio.