Um guia para anodização de alumínio

O alumínio é um material indispensável em muitas indústrias de fabricação de peças devido às suas excelentes propriedades mecânicas, inúmeras ligas, baixo custo e disponibilidade. Mesmo assim, ele passa por tratamento de superfície por meio de anodização para aumentar a dureza, a resistência à corrosão e, às vezes, a estética.

O processo de anodização de alumínio é um tratamento de superfície industrial respeitável porque produz um produto bonito e durável. No entanto, você pode ter dificuldades com o processo sem uma boa formação em química. Como resultado, este artigo irá guiá-lo através da anodização do alumínio, como ela funciona, seus benefícios e aplicações subsequentes.

O que é a Anodização de Alumínio?

A anodização de alumínio é um processo de anodização adaptado às ligas de alumínio. É um processo eletroquímico que envolve o revestimento de uma peça de alumínio com uma camada de óxido de alumínio duro, resistente à corrosão e ao desgaste. Como resultado, as peças de alumínio anodizado apresentam excelente durabilidade, resistência à corrosão, resistência ao desgaste, acabamento brilhante e, se aplicável, uma variedade de cores que melhoram a estética da peça.

A anodização de peças de alumínio é uma técnica única porque, ao contrário das outras técnicas de tratamento de superfície, a adição de capas protetoras ao material ocorre durante o processo.

Importância da anodização de alumínio em diversas indústrias

A anodização de alumínio é usada por fabricantes de peças que dependem de materiais não ferrosos, como o alumínio. Nesta seção, discutimos a importância do processo para diferentes indústrias.

Indústria aeroespacial

A indústria aeroespacial utiliza peças de alumínio devido à sua resistência e leveza. No entanto, o acabamento em alumínio anodizado melhora a proteção contra corrosão e a dureza sem comprometer a sua relação resistência-peso. Consequentemente, o acabamento anodizado em alumínio é uma opção popular de tratamento de superfície para componentes de aeronaves.

Automotiva

A indústria automotiva utiliza materiais de alumínio para fabricar peças como rodas e componentes do motor. Como as peças ficam frequentemente expostas ao ambiente externo, isso pode causar ferrugem ou corrosão. Um acabamento anodizado em alumínio fornece uma camada extra de proteção contra corrosão. Portanto, a indústria depende mais dele devido à sua durabilidade e longevidade. Além disso, permite diversas opções de cores, o que pode melhorar a estética.

Plataforma

Como as peças anodizadas de alumínio são resistentes à corrosão, não enferrujam nem corroem e podem ter diferentes opções de cores, elas são atraentes para belos exteriores ou interiores de construção.

A indústria de arquitetura e construção depende da capacidade do processo de fornecer diferentes opções de cores e texturas e de suas excelentes propriedades mecânicas, como uma alta relação resistência-peso.

Bens de consumo

Os bens de consumo costumam ser uma mistura de qualidade, estética e funcionalidade, tudo o que a anodização de alumínio pode oferecer. A anodização é um processo ecológico e versátil, evidente na popularidade dos produtos de alumínio anodizado na fabricação de microondas, cafeteiras e outros bens de consumo. Os fabricantes podem usar o processo de anodização para garantir beleza, longevidade e durabilidade incomparáveis.

Setores de utilidades domésticas

Os produtos de utilidades domésticas também utilizam peças anodizadas devido à sua durabilidade e apelo estético. Conseqüentemente, produtos como abajures de alumínio e decorativos exalam luxo sem comprometer sua qualidade, durabilidade e leveza.

Como funciona a anodização de alumínio?

A anodização de uma peça de alumínio é um processo de múltiplas etapas que visa melhorar as propriedades da peça, como dureza, resistência à corrosão e estética. Abaixo está um procedimento passo a passo sobre como funciona:

Limpeza:

Limpe a superfície de alumínio não tratada usando um detergente neutro e uma esponja para remover contaminantes como sujeira, graxa ou óleos. A limpeza adequada melhorará a adesão do revestimento anódico ao alumínio e garantirá um revestimento de qualidade.

Pré-tratamento

O pré-tratamento permitirá remover impurezas superficiais não removidas pela etapa de limpeza, irregularidades superficiais e excesso de elementos de liga. A gravação pode limpar e remover irregularidades da superfície, enquanto a remoção de fumaça pode remover manchas (finas camadas de elementos de liga) nos componentes de alumínio.

Anodização

Mergulhe o componente de alumínio em um sistema eletrolítico com banho contendo um ácido (ácido crômico ou sulfúrico, dependendo do tipo de anodização), a parte de alumínio como ânodo (ânodo de alumínio) e um material inerte como o aço inoxidável como cátodo.

Passar uma corrente contínua (DC) através da solução eletrolítica fará com que ela libere íons de oxigênio. Ao mesmo tempo, o ânodo de alumínio entra na solução e se transforma em íons de alumínio. O íon oxigênio e os cátions de alumínio reagem para formar a camada de revestimento de óxido de alumínio (Al2O3) depositada na superfície da peça.

O resumo do processo eletroquímico em cada eletrodo está resumido abaixo:

Eletrólito

H₂SO₄ → H

No ânodo de alumínio

A oxidação dos átomos de alumínio ocorre no ânodo

2 Al_(S)+ 3H₂O_(aq)→Al₂O_3(s) + 6H⁺_(aq) + 6e^-

No cátodo

A redução ocorre no cátodo

6H⁺_(aq) + 6e^- → 3H_{2 (g)}

Equação completa

A reação eletroquímica completa é:

2 Al_(S)+ 3H₂O_(aq)→Al₂O_3(s) + 6H_{2 (aq)}

Quando o alumínio entra em solução, ele forma uma ranhura ou poro microscópico com tamanho e formato dependendo da liga metálica e a profundidade dependendo da temperatura, concentração da solução e controle de tensão.

O revestimento de óxido depende do tipo de anodização ácida, voltagem e duração. Além disso, revestimentos mais espessos garantem melhor resistência à corrosão e maior dureza superficial.

Coloração (se aplicável)

É possível personalizar os componentes de alumínio anodizado através da introdução de cores durante ou após o processo de anodização. Isto envolve a introdução de corantes ou pigmentos em suas ranhuras microscópicas criadas pelo processo eletroquímico.

A coloração do alumínio anodizado é obtida por:

• coloração eletrolítica
• Dip coloração
• Coloração integral
• Coloração de interferência

De vedação

Selar a peça com água quente (200ºF ou 93ºC), o que leva à formação do cristal de óxido de alumínio hidratado responsável por selar os poros. Outros métodos incluem processos de vedação a vapor e químicos. A vedação permite fixar os corantes/corantes e melhorar a durabilidade e a resistência à corrosão das peças acabadas.

Tipos de anodização de alumínio

A anodização de alumínio tem três tipos com especificações diferentes devido a diferentes materiais, eletrodos e tensões. Fazer uma peça anodizada de qualidade requer conhecimento dos três tipos de anodização, destacados a seguir:

Tipo I (anodização com ácido crômico)

A anodização tipo I, também conhecida como anodização leve ou com ácido crômico, usa ácido crômico como eletrólito com outras configurações constantes explicadas anteriormente.

Ao passar uma corrente pelo eletrólito, os átomos de alumínio deixam a superfície da peça, causando sulcos microscópicos, reagindo com o oxigênio e formando uma camada protetora de óxido de cerca de 0.08 a 0.25 um.

A anodização tipo I oferece mais aplicações decorativas. No entanto, as peças anodizadas Tipo I têm melhor resistência ao calor e à corrosão em comparação com as peças de alumínio não anodizadas.

Anodização com ácido sulfúrico tipo II

A anodização Tipo II ou ácido sulfúrico é semelhante à anodização Tipo I. A única diferença é o uso de ácido sulfúrico em vez de ácido crômico.

A maior potência do ácido sulfúrico causa a formação de sulcos mais profundos, levando a uma camada de óxido mais espessa (2.54-25 um) do que as peças do Tipo I. Consequentemente, as peças anodizadas Tipo 2 têm melhores propriedades mecânicas do que as peças não anodizadas e anodizadas Tipo 1. Além disso, formar um sulco mais profundo significa que as peças têm melhor retenção de tinta.

Anodização de capa dura tipo III

A anodização tipo III ou com revestimento duro é uma técnica avançada que utiliza voltagem mais alta e ácido sulfúrico. Produz uma camada de óxido de 25 a 150 mícrons mais espessa do que outros tipos de anodização. Além disso, a camada de óxido é extremamente dura com uma dureza superficial de 70 Rockwell C ou superior à do alumínio base com dureza de 60 Rockwell C.

Componentes de alumínio anodizado tipo III são utilizados na fabricação de peças pesadas devido à sua alta resistência à abrasão e excelente resistência à corrosão.

Diferenças entre Tipo I, Tipo II e Tipo III Anodização de Alumínio Processo

A principal diferença entre os dois tipos de processos de anodização de alumínio decorre do uso de diferentes materiais, eletrodos e energia. A tabela abaixo mostra um resumo de suas diferenças:

Propriedades	Tipo I (crômicoÁcido)	Tipo-ll (sulfúricoÁcido)	Tipo-Ill (DifícilAnodizar)
Aplicações	Decorativo	Decorativo	Resistência à Corrosão
CorrosãoResistência	Boa	Boa	Excelente
Espessura do revestimento	0.08-0.25 um	2.54-25 um	12.7-80 um
Resistência ao desgaste	Ruim	Moderado	Excelente
Porosidade	Baixo	Moderado a alto	Alto
Ambiente amigável	Não	Sim	Sim
Aparência	Pelagem Primária	Transparente ou tingido	Hard Clear ou HardBlack

Como identificar se o processo de anodização foi bem-sucedido

Uma peça anodizada com sucesso passará nos quatro testes.

Verifique se há acabamento fosco

Segure a peça anodizada sob a luz solar e verifique se há um acabamento fosco formado pelas ranhuras microscópicas. A ausência de acabamento fosco pode indicar um processo de anodização incompleto ou malsucedido. Isoladamente, o acabamento fosco não é um teste conclusivo.

Teste de resistência a arranhões

Arranhe as peças com um objeto pontiagudo, como uma unha dura. Um componente completamente anodizado será mais resistente a arranhões do que o alumínio não revestido. O grau de dureza, entretanto, depende da liga de alumínio e do tipo de anodização. Por exemplo, as peças anodizadas Tipo 3 têm a maior resistência a arranhões.

Teste de corrente parasita

O uso do testador de espessura de corrente parasita mostrará a conclusão do processo de anodização e a espessura do revestimento. Escolha um testador, limpe a peça anodizada, ajuste as configurações da sonda para se adequar à liga de alumínio quanto à precisão e sensibilidade e teste a peça. Um componente anodizado sem sucesso terá um campo eletromagnético instável.

Teste de Condutividade

Usando um voltímetro básico, você pode verificar o sucesso do processo de anodização. Limpe a peça anodizada e teste a peça. Um desvio significativo na condutividade da peça mostra um problema no processo. Você ainda pode usar a inspeção visual para verificar a peça.

Vantagens do alumínio anodizado versus alumínio não anodizado

A anodização do alumínio traz benefícios como maior resistência à corrosão e melhor estética, o que o torna melhor do que outras técnicas. Os benefícios incluem:

Eficiência Corrosão Resistência

A anodização de uma peça de alumínio aumenta a resistência à corrosão devido à formação de um revestimento de óxido não reativo. Portanto, são mais resistentes a reações químicas mesmo em altas temperaturas do que a peça de alumínio não anodizado.

Aumento Surface Haridez e Durgência

O revestimento de óxido é mais duro que o alumínio básico. Conseqüentemente, as peças anodizadas apresentam maior dureza superficial e durabilidade. A dureza, porém, depende do tipo de anodização, sendo que a anodização tipo 3 atinge alguns aços para ferramentas de corte de metal.

Melhorado Aestético Aapelo

A anodização de uma peça de alumínio melhorará seu apelo estético, oferecendo um belo acabamento que complementa seu uso em relação ao alumínio base com acabamento fosco.

Molduras por Medida Codor OPÇÕES

O princípio da cor também se aplica ao processo de anodização, embora com um ligeiro acréscimo. cores de anodização são subtrativos, ou seja, após refletir a luz na peça, o filme anodizado transmite luz para o substrato de alumínio subjacente, que também a reflete para o filme e para fora.

Isso significa que o filme é mais um filtro e desempenha um papel importante na correspondência de cores.

Para escolher uma opção de cor é preciso ficar atento ao tipo de alumínio, pois cada tipo de alumínio tem sua cor e tonalidades, tipo de acabamento, tipo de corantes disponíveis, camadas e partes de natureza cristalina, que afetam o reflexo da luz .

Electrical Iisolamento BENEFÍCIOS

O revestimento de óxido possui propriedades isolantes, tornando as peças adequadas para peças que necessitam de amortecimento de condutividade elétrica, por exemplo, em gabinetes eletrônicos.

Mais fácil de limpar

As peças anodizadas são mais fáceis de limpar porque o revestimento sela os materiais, evitando que reajam com agentes químicos de limpeza. Porém, o uso de produtos químicos fortes pode comprometer lentamente as peças.

Desvantagens da anodização de alumínio

Embora as excelentes propriedades de uma peça anodizada a tornem um processo de tratamento de superfície recomendado. Algumas desvantagens podem limitar seu uso. Eles incluem:

Limitado ao alumínio e suas ligas

A anodização é adequada apenas para materiais não ferrosos, como alumínio, magnésio e titânio. Esses materiais podem formar óxidos, que são duros e oferecem resistência à corrosão.

Limitações de espessura

As peças anodizadas possuem uma camada fina. A anodização cria uma fina camada de óxido variando de 0.08um a 80 um, dependendo do tipo de anodização, pois um revestimento anodizado mais espesso melhora a resistência à corrosão e a dureza. No entanto, pode incorrer em custos elevados, levando à dependência de outros processos. Em contraste, o revestimento anodizado mais fino também é caro devido ao extremo controle necessário para conseguir isso.

Desgaste ao longo do tempo

As peças anodizadas podem desgastar-se com o tempo, especialmente em operações de alto desgaste que as expõem à abrasão e a produtos químicos agressivos ou a condições ambientais.

Ligas de alumínio para anodização

Abaixo estão as ligas de alumínio anodizadas comuns, seus constituintes, propriedades e aplicações.

Série 1000 (Alumínio Puro)

As ligas da série contêm 99% de alumínio e impurezas como ferro e silício. Como resultado, possuem alta condutividade elétrica, excelente resistência à corrosão e flexibilidade. A anodização de uma liga de alumínio puro produzirá revestimentos transparentes ou translúcidos e melhorará sua dureza e resistência à corrosão. As licenças são aplicáveis ​​na fabricação de componentes elétricos (por exemplo, conectores, fiação), placas de identificação e sinalização.

Série 2000 (ligas de alumínio-cobre)

As ligas da série 2000 compreendem alumínio e cobre (2% a 7%). Eles também podem conter pequenas quantidades de manganês e magnésio. As ligas são fortes, usináveis ​​e moderadamente resistentes à corrosão.

A anodização da liga melhorará a resistência à corrosão e ao desgaste. Além disso, proporciona melhores acabamentos decorativos, daí suas aplicações arquitetônicas e automotivas.

Série 3000 (ligas de alumínio-manganês)

A série contém alumínio e manganês (1% a 1.5%). Eles têm boa conformabilidade, resistência moderada e excelente resistência à corrosão. A anodização das peças as torna mais adequadas para a fabricação de peças como trocadores de calor, painéis arquitetônicos e fachadas.

Série 5000 (ligas de alumínio-magnésio)

As ligas da série são feitas de alumínio e magnésio (2% a 6%) e apresentam alta relação resistência-peso e excelente resistência à corrosão. A anodização da peça melhorará sua resistência à corrosão e durabilidade, mas sua forma anodizada é aplicável na fabricação de caixilhos de janelas arquitetônicas e peças marítimas, como o casco do barco.

Série 6000 (ligas de alumínio-magnésio-silício)

São ligas de alumínio, magnésio (0.6% a 1.2%) e silício (0.4% a 1.2%). Eles têm boa extrusabilidade, alta relação resistência-peso e excelente resistência à corrosão. As aplicações comuns das ligas da série 6000 são em extrusões arquitetônicas, como caixilhos de janelas, caixilhos de portas e peças automotivas, como painéis de carroceria e rodas.

Série 7000 (ligas de alumínio-zinco)

As ligas 7000 misturam alumínio e zinco (5% a 8%). Eles têm uma alta relação resistência-peso, fadiga e resistência à corrosão. A anodização melhora a resistência à corrosão e melhora o acabamento superficial para aplicações decorativas e aeroespaciais, como revestimentos de aeronaves e componentes estruturais.

Considerações ao escolher alumínio anodizado

O processo de anodização de alumínio é agora um método obrigatório para muitas indústrias de fabricação de peças. Porém, a escolha do processo deve ocorrer após considerar os seguintes fatores.

Espessura da camada anodizada

A espessura da peça anodizada depende da liga de alumínio e do tipo de anodização utilizada. A espessura básica é mais barata que o revestimento mais espesso porque quanto mais fina a camada, maior o custo da anodização.

Essa relação se deve ao controle, experiência, profissionalismo e outros fatores que afetam o custo. Os fabricantes de peças geralmente optam por revestimentos mais espessos e empregam lapidação ou brunimento para atingir a espessura final.

Dimensões

A anodização de uma peça de alumínio levará ao crescimento da superfície – os diâmetros externos ficam maiores e o furo menor – devido à camada de óxido de alumínio. A extensão da deposição do revestimento depende do tipo de anodização. No entanto, estima-se que seja aproximadamente 50% da espessura total da camada anódica.

Além disso, o processo é inadequado para cantos vivos, especialmente anodização Tipo III; portanto, os fabricantes de peças devem considerar os raios das bordas externas e dos cantos internos.

Condutividade

As peças anodizadas são bons isolantes devido às propriedades isolantes do revestimento. Você pode, no entanto, mascarar a área que precisa ser eletricamente condutora usando um revestimento transparente de conversão química.

Revestimentos Combinados

A anodização é um pré-requisito para vários processos de tratamento de superfície porque melhora a adesão e a ligação. Os processos comuns de pós-acabamento após a anodização de uma peça incluem:

• Pintura para aumentar a resistência à corrosão da peça e obter cores que não são obtidas com corantes. As ranhuras microscópicas garantem a aderência da tinta em comparação com a pintura em metal não anodizado por meio de tingimento.
• Impregnação de Teflon em revestimentos duros Tipo III para coeficiente de atrito reduzido.
• Galvanoplastia de níquel e cromo em uma peça de alumínio anodizado para obter uma aparência brilhante esteticamente agradável e melhor resistência à corrosão.

Cor e Estética

Você pode colorir peças anodizadas para melhorar a estética, reduzir a luz e identificar as peças. No entanto, antes de tingir a peça, você deve discutir o seguinte com o prestador de serviços de anodização.

Métodos de coloração

Existem quatro métodos comuns de coloração para peças anodizadas de alumínio. Eles incluem:

• A coloração eletrolítica envolve a imersão da peça em um banho contendo sais metálicos, passando uma corrente pelo banho para permitir que os depósitos metálicos preencham os poros anódicos. Isso pode permitir que você obtenha diferentes cores resistentes aos raios UV, embora dependa da liga e da duração da exposição.
• A coloração por imersão envolve a imersão da peça em um banho de corante aquecido, permitindo que a matriz preencha os poros, e o uso de água deionizada para finalizar o processo. Você pode obter várias cores não resistentes a UV com este processo.
• A coloração integral envolve a integração do processo de tingimento no processo de anodização. Isso proporciona tons de bronze e preto e mais resistência à abrasão.
• A coloração de interferência envolve o uso de ácido sulfúrico para aumentar o tamanho dos poros da peça anodizada e depositar metais de cores diferentes nos poros. O resultado é devido a efeitos de interferência óptica e não à dispersão da luz.

Combinação de cores

A correspondência de cores pode ser desafiadora, especialmente se uma montagem tiver diversas peças anodizadas com cores diferentes. Você deve tingi-los juntos para obter a consistência desejada.

Desbotando

Os revestimentos podem desbotar devido à exposição aos raios UV e ao calor, especialmente quando se utilizam corantes orgânicos. Como muitas cores requerem corantes orgânicos, você deve navegar no uso operacional e escolher seus matizes de acordo.

Capacidade de resposta do corante

A capacidade de resposta do corante depende dos tipos de anodização e da espessura subsequente. As peças anodizadas tipo 1 possuem um revestimento fino, difícil de alcançar o preto verdadeiro. Conseqüentemente, a peça aparecerá cinza mesmo ao usar o preto devido. O mesmo problema é observado no revestimento espesso Tipo III. O melhor revestimento é obtido com a anodização Tipo II, permitindo uma ampla gama de opções de cores.

Considerações sobre custos

Fatores que afetam o custo de anodização de alumínio parte incluem a complexidade da peça, tamanho, opção de cor e espessura desejada. Esses fatores influenciam ainda mais a escolha dos materiais e do tipo de anodização. Portanto, você deve considerar os fatores e compará-los com o resultado e o orçamento desejados.

Conclusão

A anodização do alumínio é um processo de tratamento de superfície conceituado porque garante a durabilidade e o valor estético do produto acabado. Você pode anodizar sua peça de alumínio com os materiais e ferramentas certos, como tanques, produtos químicos e eletricidade estável. No entanto, para uma anodização de qualidade, considere usar um fornecedor de serviços de anodização de alumínio.

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Perguntas Frequentes