L'anodizzazione è un processo elettrochimico altamente controllato che migliora lo strato di ossido naturale sulla superficie dei metalli, principalmente dell'alluminio e delle sue leghe.resistente alla corrosione, e uno strato di ossido anodico esteticamente versatile che è parte integrante del substrato metallico sottostante, rendendolo superiore a vernici o rivestimenti che possono sbucciare o frantumarsi.processi, considerazioni di progettazione e diverse applicazioni.
Introduzione e principi fondamentali
L'anodizzazione è un processo di passivazione elettrolitica usato per aumentare lo spessore dello strato di ossido naturale sulle superfici metalliche.e rame, è più comunemente applicato all'alluminio e alle sue leghe.
Il principio fondamentale consiste nell'immergere la parte di alluminio (l'anodo) in un bagno di elettroliti acidi e nel far passare una corrente continua attraverso il circuito.formando una robustaQuesto strato anodizzato è duro, poroso e legato molecolarmente all'alluminio sottostante, fornendo eccezionale durata e adesione.
| Immobili | Descrizione | Implicazioni per l'uso |
| Alta durezza | Può raggiungere la microhardness di HV500 e superiore. | Ottima resistenza all'abrasione e all'usura. |
| Stabilità chimica | Inerte e resistente a molti fattori ambientali. | Resistenza alla corrosione superiore. |
| Struttura microporousa | Contiene un'alta densità di pori microscopici. | Consente l'assorbimento di coloranti e lubrificanti, consentendo la colorazione e migliorando la funzionalità. |
| Isolamento elettrico | L'ossido di alluminio è un buon isolante. | Utile nelle applicazioni elettriche ed elettroniche. |
| Proprietà termiche |
Alto punto di fusione (fino a 2320K per l'anodizzazione dura). |
Adatto per ambienti ad alta temperatura. |
Il processo di anodizzazione: un dettaglio graduale
Il processo di anodizzazione consiste in diverse fasi critiche, ognuna delle quali è essenziale per ottenere una finitura di alta qualità.
Pre-trattamento
La qualità della finitura anodizzata finale dipende fortemente dalla preparazione iniziale della superficie.
Pulizia e degrasiazione:Rimozione di oli, grassi e altri contaminanti con detergenti alcalini o acidi.
Graffiti: Immersione in una soluzione caustica (ad esempio idrossido di sodio) per rimuovere le imperfezioni minori della superficie e creare una finitura uniforme opaca (satinata).
Polizione/illuminazione chimica: Per le applicazioni decorative che richiedono una finitura a specchio, le parti vengono trattate in un bagno chimico (ad esempio, una miscela di acido nitrico-fosforico) per ottenere una superficie altamente riflettente prima dell'anodizzazione.
Elettroliti e tipi di anodizzazione
Gli elettroliti specifici e i parametri di processo determinano il tipo di strato anodico formato.
- Tipo I: Anodizzazione con acido cromico (CAA): utilizza un elettrolita di acido cromico. Produce un rivestimento più sottile e opaco che è eccellente per la resistenza alla corrosione ed è meno poroso di altri tipi.È efficace anche per rilevare difetti superficialiTuttavia, le preoccupazioni ambientali e sanitarie relative al cromo esavalente hanno ridotto il suo utilizzo.
- Tipo II: Anodizzazione con acido solforico (SAA): il metodo più comune, che utilizza un elettrolita di acido solforico.un rivestimento trasparente altamente adatto alla tintura e che fornisce una buona resistenza alla corrosione e all'usuraÈ ampiamente utilizzato per applicazioni sia decorative che funzionali.
- Tipo III: Anodizzazione dura (Hardcoat): eseguita anche nell'acido solforico (o in miscele specializzate di acido organico/acido solforico), ma a temperature più basse e densità di corrente più elevate.Questo processo produce una massa estremamente spessa (spesso 25-150 μm), denso e resistente all'usura con un aspetto da grigio scuro a nero.
| Parametro | Tipo I (cromatico) | Tipo II (sulfurico) | Tipo III (Capo rigido) |
| Spessore del rivestimento | 1 - 8 μm | 5 - 25 μm | 25 - 150 μm |
| Apparizione | opaco, grigio | Trasparenti, facilmente tinte | Grigio scuro a nero |
| Principale vantaggio | Resistenza alla corrosione, resistenza alla stanchezza | Eccellente equilibrio di proprietà, tingiabilità | Estrema durezza e resistenza all'usura |
| Applicazioni tipiche | Strutture aerospaziali, componenti critici | Architettura, elettronica di consumo, finiture automobilistiche | Equipaggiamento militare, componenti idraulici, pistoni, ingranaggi |
Colorazione
La natura porosa dello strato anodizzato gli consente di assorbire coloranti e pigmenti.
Colorazione elettrolitica (due fasi): il metodo più resistente alle intemperie.depositando particelle metalliche nelle basi dei poriQuesto produce bronzo, nero e altri colori eccellenti per applicazioni architettoniche.
Tintura organica: le parti vengono immerse in un bagno di coloranti organici, che vengono assorbiti nei pori; questo permette un vasto spettro di colori vivaci, ma può essere meno stabile rispetto ai colori elettrolitici,rendendolo più adatto ai prodotti per interni.
Colorazione integrale: un processo a una fase meno comune in cui l'alluminio viene anodizzato in un elettrolita contenente acidi organici e composti colorati,producendo un colore che è parte integrante dello stesso strato di ossido.
Dichiarazione
L'ultimo passo fondamentale è la sigillatura, che chiude i pori microscopici dello strato anodico, che si blocca in modo permanente in qualsiasi colore e massimizza la resistenza alla corrosione e alle macchie del rivestimento.I metodi comuni includono::
Sigillazione con acqua calda: l'uso di acqua quasi bollente deionizzata per idratare l'ossido, causandone gonfiore e chiusura dei pori.
Sigillamento con acetato di nichel: un metodo comune per le parti tinte, che offre una sigillatura efficace e prestazioni migliorate.
Sigillatura a temperatura media: un equilibrio tra efficienza energetica e qualità della sigillatura.
Sigillazione a freddo: eseguita a temperatura ambiente utilizzando una chimica a base di nichel-fluoruro, riducendo il consumo di energia.
Considerazioni di progettazione chiave per l'anodizzazione (DFM)
La progettazione di parti per l'anodizzazione (Design for Manufacturability - DFM) garantisce un'elevata qualità, riduce i costi ed evita difetti comuni.
Evitare le soluzioni di intrappolamento: progettare le parti per evitare buchi ciechi e profonde profondezze in cui gli elettroliti o le soluzioni di pulizia possono rimanere intrappolati, portando a sanguinamento o corrosione.Se possibile, inserire dei fori di scarico.
Gestione delle tolleranze: il rivestimento anodico cresce sia verso l'esterno sia verso l'interno della dimensione originale dell'alluminio.mentre il 50% penetra nel substratoLe dimensioni critiche possono dover essere lavorate dopo l'anodizzazione o devono essere effettuate delle tolleranze nell'elaborazione iniziale.
Radius edges and Corners: i bordi e gli angoli affilati sono inclini a bruciare durante l'anodizzazione a causa della maggiore densità di corrente.5 mm) sono raccomandati..
Considerare la geometria delle parti per i rack: le parti devono essere collegate elettricamente al binario dell'anodo tramite un apparecchio di racking.I progettisti devono specificare le posizioni dei scaffali a bassa visibilità se questo è critico.
Scelta dei materiali: diverse leghe di alluminio anodizzano con aspetto e qualità diversi.finitura luminosa. 2xxx (Al-Cu) and 7xxx (Al-Zn) alloys contain elements that can cause the anodized layer to appear yellowish or darker and may have slightly reduced corrosion performance unless a specific thick coating is applied.
Vantaggi e limitazioni delle parti anodizzate
Vantaggi:
Durabilità migliorata: lo strato anodico è estremamente duro e resistente all'abrasione, superando significativamente la vernice e gli altri rivestimenti.
Resistenza alla corrosione superiore: fornisce una protezione eccellente contro il degrado ambientale.
Versatilità estetica: può essere prodotto in una vasta gamma di colori permanenti, traslucidi o opachi senza nascondere l'aspetto metallico dell'alluminio.
Migliore adesione: la superficie porosa fornisce una base eccellente per vernici, adesivi e primer.
Facilità di manutenzione: la superficie non è tossica, non è porosa dopo la sigillatura e facile da pulire.
Sostenibilità ambientale: il processo non utilizza COV o metalli pesanti (nella maggior parte dei tipi) e il prodotto finale è completamente riciclabile con il substrato di alluminio.
Limitazioni:
Corrispondenza dei colori: ottenere una corrispondenza esatta dei colori tra i lotti può essere difficile.
Limitazioni di dimensione: le dimensioni delle parti sono limitate dalle dimensioni dei serbatoi di lavorazione.
Effetto sulla resistenza alla stanchezza: lo strato di ossido fragile può ridurre la durata di stanchezza del materiale di base, in particolare con strati di rivestimento più spessi.
Isolamento elettrico: il rivestimento è non conduttivo, che può richiedere mascheramento o post-lavoro se è necessario il contatto elettrico.
Applicazioni dell'alluminio anodizzato
L'alluminio anodizzato è onnipresente in tutti i settori a causa della sua combinazione unica di proprietà.
Architettura e costruzione: utilizzato per cornici di finestre (ad esempio, porte e finestre in alluminio), pareti a tenda, coperture e componenti strutturali.La sua durevolezza e la sua stabilità cromatica la rendono ideale per l'esposizione esterna a lungo termine.
Aerospaziale: utilizzato sia per i componenti strutturali degli aeromobili che per le finiture interne a causa del suo favorevole rapporto forza-peso e resistenza alla corrosione.
Automotive e trasporti: le applicazioni spaziano dalle finiture decorative e dalle griglie ai componenti funzionali del motore e ai cerchi delle ruote, sfruttando il suo fascino estetico e la resistenza all'usura.
Consumer Electronics: Un pilastro per case per laptop, smartphone e altri dispositivi in cui è richiesta una finitura durevole, premium ed esteticamente gradevole.
Equipaggiamento industriale e militare: l'anodizzazione dura (Tipo III) è fondamentale per i componenti che richiedono estrema resistenza all'usura, come pistoni, ingranaggi, valvole e sistemi d'arma.
Beni di consumo: presenti in utensili da cucina (ad esempio, utensili da cucina, elettrodomestici), attrezzature sportive (ad esempio, componenti di biciclette - cerchioni, mozziconi, manubri, ecc.), torce e mobili.
