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Anodización !

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¿Qué es la Anodización? !La Anodización o Anodizado es la técnica usada para modificar la superficie

de un metal. Se conoce como anodizado a la capa de protección artificial que se genera sobre el metal mediante el óxido protector del mismo.

Las capas de óxido que se obtienen por la oxidación anódica poseen una estructura que consiste en: I) una capa base muy delgada llamada "capa barrera", dieléctrica (que conduce mal la electricidad), casi libre de poros y II) una capa de recubrimiento situada sobre ella formada por poros microscópicos. (Fig. 1)

La reacción fundamental de todos los procesos de anodizado es el engrosamiento de la capa de -óxido que se transforma del metal por accion del ánodo en una solución electrolítica.

El proceso de anodizado brinda protección y decoración al aluminio y algunas de sus aleaciones, este proceso se conoce desde hace más de un siglo, desde entonces se han aplicado sistemas de protección basados en la oxidación del aluminio para crear piezas resistentes al desgaste o a los solventes corrosivos.

L o s p r i m e r o s s i s t e m a s d e anodizado fueron aplicados a la f a b r i c a c i o n d e c o n d e n s a d o r e s electrolíticos, en el año de 1911 se registraron las primeras patentes que utilizaban procedimientos para la decoración y protección de piezas metálicas.

En 1911 Saint-Martin patentó su proceso de anodizado a base de Ácido Sulfúrico; en 1923, Bengough y Stewart patentaron el proceso con Ácido Crómico; en 1924 Hojin, Rikagaku y Kenkyujo patentaron el proceso con Ácido Oxálico. En los siguientes 30 años se patentarían más de cien patentes, todas variantes de estos tres procesos.

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Fig. 1 - Diagrama de una pieza anodizada de aluminio

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El impulso del empleo del anodizado en el aluminio ha sido la capacidad de proteger y decorar las piezas y el proceso se ha difundido mundialmente y se ha usado por muchas empresas a lo largo de su historia, durante los últimos cuartenta años el aluminio anodizado ha desplazado al cobre, al latón y otros materiales de fabricación de piezas de consumo.

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Fundamentos de la Anodización !Como ya se dijo, la reacción fundamental de los procesos de anodizado es

el engrosamiento de las capas de óxido superficial de manera electrolítica formando, en este caso, el aluminio superficial en Óxido de Aluminio. Esta capa es conseguida por medio electroquímico, de manera que se obtiene una resistencia, durabilidad y apariencia mayor del material.

La capa de óxido es mas de cien veces superior que la capa de óxido que se forma de manera natura con la exposición al aire sobre la superficie del aluminio. Dependiendo del material y del proceso utilizado se obtienen diferentes tipos de acabados, siendo algunoas más decorativos que funcionales.

La capa de óxido que resulta del proceso de anodizado dificilmente logra ser removida. Esto se debe a que forma parte de la propia estructura del material, es decir, dicha capa está integrada al metal.

El aluminio anodizado es uno de los metales con mayores atributos en cuanto a ligereza, fortaleza, resistencia, estabilidad y aislamiento. A diferencia de otros tratamientos superficiales del aluminio, la anodización crea una capa que forma parte de la misma pieza de material que le da una resistencia única y durabilidad sigular.

Las principales características que aporta el anodizdo al aluminio son:

1. Resistencia a la abrasión única.

2. Protección ante los agentes corrosivos.

3. Facilidad de coloración de su superficie.

4. Uniformindad de la superficie.

5. Prolongación de la vida útil del material.

6. Aislamiento eléctrico.

7. Carencia de toxicidad

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Proceso de Anodizado !Pretratamiento

!En esta etapa el aluminio es sometido a un primer tratamiento químico con

la finalidad de lograr una limpieza total de la superficie del material. El acabado, resultado de la limpieza, logra tener un efecto satinado mate en el cual se pueden ajustar los tonos del acabado y el brillo del aluminio, el cual permite tener una amplia variedad en los niveles de reflección del acabado final.

Este tratamiento consiste en limpiar la superficie para que se encuentre libre de oxidos. El tipo de limpieza es seleccionado en base al tipo de contaminantes que deban de ser removidos de la superfice de la pieza, comunmente consiste en la remoción de partículas orgánicas usando vapores de agentes desengrasantes y limpiezas con solventes, después hacer la superficie químicamente limpia para que los reactivos en etapas posteriores actún uniformemente en la superficie del meta. Pero, debido a las necesidades ambientales, se deben cambiar las soluciones desengrasantes por otras sustancias alcalinas para seguir las normas de regulación de contaminantes.

!Anodizado !

Una vez limpia la superficie del metal de cualquier tipo de contaminante la pieza pasa a ser sometida a una serie de baños químicos con lo que se constituirá la superficie de óxido de la pieza. Esto se hace sumergiendo la pieza en un baño con un electrolito donde se aplica corriente eléctrica.

Tipos de anodizado

Existen varios tipos de procesos de anodizado, la selección en cada uno de los procesos depende de la aleación de aluminio que se quiere tratar, el tipo de aplicacion que se le va a dar (decoración, capa protectora o base para tintes) y las partes a anodizar (cable, placas u objetos terminados).

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Dependiendo de los materiales y el acabado superficial la capa anodizada difiere en color y en propiedades por las condiciones de la reacción de los materiales en la superficie por el contacto con la solución tratante y las condiciones eléctricas.

Especialmente la reactividad superficial con la solución electrolítica varían enormemente con la aleación que se quiera tratar e incluso algunos materiales son muy selectivos, siendo el caso de que algunas aleaciones de aluminio no aceptan el tratamiento para fines decorativos o para aumentar su resistencia.

Entre los muy variados procesos de anodizado, tres son los procesos típicos usados en la industria. Son el procesos con Ácido Crómico, Ácido Sulfúrico, Ácido oxálico y el de Anodizado Fuerte.

!Proceso con Ácido Crómico

Las pasos de anodización usados en el proceso con ácido crómico dependen del tipo de pieza, del material de la pieza y el propósito fundamental del tratamiento. En este proceso es muy dificil quitar el electrolito remanente de la pieza anodizada, por lo cual se obtiene una pieza de color entre amarillo y verde seco, dependiendo del grosor de la capa de anodizado.

Las soluciones de ácido crómico contienen de 3 a 10 % de peso total de CrO3, que se preparan vaciando la mitad del agua en el tanque, despues se vacía el ácido despues se agrega más agua para ajustar la concentración. La contaminacion por cloruros en solucion por NaCl debe ser menor a 0.20 g/L y el Na2SO4 no debe exceder el 0.50 g/L y el H2CrO4 no debe ser menor a 30 g/L. La densidad se debe mantener por debajo de 0.1 A / dm con un contronl de voltage de 0 a 40 V dentro de 5 a 8 minutos y gradualmente bajar hasta 0 despues de que el tiempo de tratamiento especificado se termina. La parte es retirada del baño después de 15 segundos, enjuagada y sellada, la capa en este momento debe de tener una densidad de 200 mg /m3 por lo menos.

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!Proceso con Ácido Sulfúrico

Los pasos de operación usados en este proceso son los mismos que en el proceso con Ácido Crómico, a excepcoin de que hay que tener cuidado que ninguna junta, ninguna parte soldada o algún empaque entren en contacto con la solución electrolítica ya que esto podría absorber ácido y corroerlo al paso del tiempo.

Dependiendo el tipo de aleación, forma y especificación de voltajes la densidad debe ser ajustada para producir una óptima densidad mientras se produce el anodizado.

Éste proceso resulta en piezas sin ninguna alteración de color, produciendo piezas con el mismo color del aluminio pero con un terminado mate a la vista, siendo posibli colorearlo con tintes antes del sellado.

!!Proceso con Ácido Oxálico

El procesos con éste ácido puede producir capas relativamente fuertes con un atractivo color dorado oel color del latón en ciertas aleaciones. Aunque, los químicos y el consumo eléctrico en el procesos de Ácido Oxálico son más costosos que los dos procesos anteriores, las capas obtenidas son más gruesas sin eluso de técnicas especiales. Un proceso común de post-tratamineto siguiendo el anodizado consistiendo de sellado al vapor y un ligero pulido terminan con un color dorado.

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Anodizado fuerte

El anodizado fuerte produce una capa mas pesada y densa que las capas producidas por los procesos anteriores en la misma cantidad de tiempo y a menor temperatura (0 - 10º C) para prevenir la formación de capas porosas y suaves, y una mas alta densidad (2 - 3.6 A / dm32). Temperaturas más altas podrían resultar en una dilucion del recubriemiento, quemar o dañar el trabajo hecho. El baño más popular usado es el ácido sulfúrico (5 - 15% en volument) con una densidad de 3 A /dm2 y con agitacón.

El anodizado fuerte es usado en piezas de las que se requiere alta resistencia al mecanizado,como son pistones, engranajes y tambores.

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Ensamblado en el bastidor Desengasado Enjuagado

Limpieza químicaLavado (con jabón)Enjuagado

Ataque químico Ácido Nítrico

Ácidos y Cloratos

Abrillantado electroquímico

Enjuagado Ataque a impurezas

EnjuagadoAnodizadoLavado

Enjuagado Sellado Ejuagado y desmontaje

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