PAPER 3

ANODIZADOHISTORIA

El aluminio se introdujo por primera vez a principios del siglo XX. El aluminio comienza como mineral de bauxita y refinado para obtener alúmina. El procesamiento de la alúmina en un horno de fundición alcanza el aluminio. Como más aplicaciones crecieron para el aluminio, una serie de procesos de acabado de metales fueron utilizados para mejorar las cualidades del aluminio. El anodizado, siendo una de estas numerosas técnicas, fue una de las técnicas de acabado más populares para los metales. Aunque el anodizado se puede aplicar a casi todos los metales, es la técnica más popular para el aluminio.

DEFINICIÓN

El anodizado es un tratamiento electrolítico de metales que forma una capa delgada sobre la superficie de aluminio a través de la oxidación controlada. Pasando una corriente eléctrica a través de un baño de electrolito ácido en el que el aluminio es sumergido creando el recubrimiento de óxido de aluminio. En resumen la definición del anodizado es la oxidación electroquímica de un metal. La pieza que se oxida es conocida como el ánodo de la solución. Diferentes baños de electrolitos producirán recubrimientos con diferente grosor y por lo tanto producir diferentes niveles de corrosión y durabilidad.

ANODIZADO REGULAR Y DURO

El anodizado puede ser normal o duro. La anodización regular es más decorativa y se utiliza para crear un acabado suave. Este tipo de anodizado tiene buenas propiedades de resistencia a la corrosión y al desgaste lo que permite una gran aplicación de lacas y pinturas. El anodizado duro se utiliza para aplicaciones de carácter más técnico. La superficie se implanta con partículas de teflón para crear fricción baja lo que es ideal para el aislamiento eléctrico. La capa de óxido de aluminio es mucho más gruesa en el anodizado duro que en la anodización normal. El voltaje y la corriente están incrementados para el anodizado duro dejando una superficie más fuerte. Usualmente el anodizado duro alcanza un grosor en el rango de 0.002-0.003 pulgadas mientras que el anodizado regular fluctúa entre 0.0002-0.0005 pulgadas. El baño electrolítico usado es ácido sulfúrico pero otro baño tal como ácido crómico puede ser usado. Entonces cuando una pieza es anodizado crómico esto se refiere al baño electrolítico que es usado pero el ácido sulfúrico es el más común.

PROCESO

El proceso de anodizado usualmente consiste de 5 pasos: limpiado, pre-tratamiento, anodizado, coloreado y sellado.

1. Limpiado: la suciedad o grasa debe ser quitada completamente antes de que sea anodizado. Hay muchos métodos para quitar la grasa y suciedad tal como usar diferentes agentes desengrasantes o limpiadores alcalinos o ácidos o agua.

2. Pre-tratamiento: esta etapa está comprendida de dos pasos. Grabado y sumergido brillante.Las soluciones alcalinas son usadas para el grabado del aluminio. La solución quitará las imperfecciones y óxidos de la superficie disolviendo una delgada capa de aluminio. Esto produce una superficie opaca OR MATTE (o con rayas). La solución más usada es el hidróxido de sodio. El hidróxido de potasio, fosfato trisódico y carbonato de sodio pueden ser usados para el grabado del aluminio. Tanto como el hidróxido de sodio reaccione con el aluminio la reacción química produce gas hidrógeno, aluminato de sodio (NaAlO2) y calor de exceso. El óxido de aluminio (Al(OH)3) es subproducto tanto como el aluminio reaccione con los hidróxidos de sodio acuosos pero es precipitado y consumido por el hidróxido de sodio:

2Al + 2NaOH + 2H2O 2NaAlO2 + 3H2

Aluminio hidróxido de sodio agua aluminato de sodio hidrógeno

NaAlO2 + 2H2O Al(OH)3 + NaOHAluminato de sodio agua hidróxido de aluminio Hidróxido de sodio

El paso de sumergido brillante incluye ácidos fuertes tales como ácido fosfórico y nítrico. Estos ácidos son usados para aplanar y alisar la superficie. El acabado final creará una superficie lisa y brillante.

3. Anodizado: Esta etapa es donde se crea el recubrimiento oxidado. El trozo de aluminio es sumergido en un baño electrolítico usualmente ácido sulfúrico. El trozo de aluminio es conectada al extremo positivo de una fuente de alimentación de CC. Esto hará que el aluminio sea el ánodo en la celda de anodizado. El cátodo que es conectado al extremo negativo puede ser una placa de carbono, plomo algún otro metal que es inerte en ácido sulfúrico o algún otro electrolito usado. Cuando la corriente pasa a través del baño electrolito los electrones se liberan del aluminio y los iones reaccionan con el agua para crear la película de óxido. Los electrones liberados viajan hacia el extremo del cátodo y reaccionan con los iones hidrógeno para crear gas hidrógeno.

Reacción total del anodizado

2Al + 3H2O Al2O3 + 3H2

Aluminio agua óxido de aluminio gas hidrógeno

Reacción en la capa de aluminio y del óxido

2Al + 3O- 2 Al2O3 + 6e-

Aluminio ion oxígeno óxido de aluminio electrones

Reacción en la capa del óxido y el electrolito

Reacción en el cátodo

TIEMPO DE ANODIZADO

El tiempo de anodizado es una función del área de superficie de la pieza. El tiempo de anodizado sigue una relación de 900 A/pie.min. La fórmula de abajo muestra una cercana aproximación para el tiempo de anodizado.

T=(75*I)/A Donde I: corriente en amperios; A: área de la pieza.

4. Colorante: Hay 4 tipos de teñido inorgánico para el color de anodizado, teñido orgánico, coloreado integral, coloreado electrolítico, y coloreado electrolítico con teñido orgánico.

i. Teñido orgánico: una solución líquida de tinte disuelto es usado para crear las diversas variedades de colores en este tipo de coloración. Hay poros en el revestimiento anódico los cuales absorben el color del tinte. El revestimiento es usualmente absorbido en la superficie de la película anódica alrededor de 3 – 4 micrómetros desde la superficie. La intensidad del color depende de la concentración del tinte, el tiempo de inmersión, la temperatura, y el grosor de la capa del óxido.

ii. Coloreado integral: Este tipo de coloreado incluye desarrollar el anodizado y coloreado simultáneamente. El color es integrado en la pared de celda de óxido. Usualmente tonos amarillos y de bronce son producidos en el coloreado integral usando un proceso oxálico. El acabado es dependiente del grosor de la película producida.

iii. Coloreado electrolítico: Este es conocido como el paso dos del anodizado. La pieza de metal está sumergida en una solución inorgánica de sal metálica. Un voltaje es aplicado al pasar una corriente para depositar la sal metálica profundamente en los poros base de la película. Metales tales como cobre, níquel, cobalto y estaño son sales de metales depositadas. El color terminado depende de estos metales.

iv. Coloreado de interferencias: Es donde los poros de base se agrandan. El ácido sulfúrico es usado para la ampliación de los poros. Depositar el metal en los poros produce colores claros tales como azul y rojo. El coloreado es conocido por un proceso llamado EFECTOS DE INTERFERENCIA ÓPTICA.

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5. Sellado: Este paso consiste en cerrar los poros anódicos en la película. El sellado es hecho a través de un proceso de hidratación con mayor frecuencia la parte de anodizado en un baño de agua caliente. Esto hincha los poros y las cierra permanentemente. Otros selladores tales como el acetato de níquel y el fluoruro de níquel pueden ser usados para cerrar los poros. El cobalto y níquel son sales de metales las cuales son aditivos que son usados durante el sellado para reducir la pérdida de color. El sellado con agua es la técnica de sellado más común usado. El sellado con agua tiene tres etapas: precipitación, condensación y recristalización.

i. Precipitación: El gel es precipitado fuera de la pared de los poros y la película superficial.

ii. Condensación: El gel es condensado para formar pseudo-boehmita y el agua se difunde en la película y aniones en el líquido.

iii. Recristalización: la boehmita es recristalizada en la superficie y capas intermedias debido a la difusión.

Sellando los poros nos da una superficie más resistente a la corrosión, a las manchas, a la abrasión, agrietamiento térmico y la degradación del color.

Reacción de sellado

Al2O3 + 3H2O AlOOH.H2O

MÉTODOS DE ANODIZADO

Hay tres tipos de anodizado: anodizado de lote, de hoja y de bobina continua.

1. De lote: este método es también conocido como pieza anodizada. El anodizado de lote es donde las partes son acumuladas y sumergidos en varios tanques de tratamiento. Extrusiones, que forman partes y fundiciones que son por lo general anodizados de esta manera.

-Tiradas pequeñas

2. De hoja: La anodización de placas de anchos grandes o productos de gran tamaño que están conectados a bastidores o marcos grandes. como anodización por lotes, se utilizan tanques de tratamiento, pero en una escala más grande.

3. Bobina de anodizado: Este método usa desbobinado continuo de bobinas a través de etapas de anodizado y es enrollado nuevamente en la realización de todos los pasos. Esto normalmente se hace para bobinas de alta producción de hoja de papel de aluminio.

APLICACIONES:

Las aplicaciones del anodizado de aluminio son virtualmente ilimitadas. Los usos pueden variar desde pequeñas piezas hasta componentes grandes. Las partes anodizadas pueden, por una gama de diferentes industrias, ser tales como el campo aeroespacial para la industria del mueble. El anodizado se utiliza en los componentes estructurales de los edificios, aviones y piezas de automóviles, aislamiento eléctrico y térmico, elementos de mobiliario y equipo, y muchos otros.