A anodização é um processo eletroquímico altamente controlado que melhora a camada de óxido natural na superfície de metais, principalmente alumínio e suas ligas.resistente à corrosão, e uma camada de óxido anódico esteticamente versátil que é parte integrante do substrato metálico subjacente, tornando-a superior a tintas ou revestimentos que podem ser descascados ou descascados.Processos, considerações de projeto e diversas aplicações.
Introdução e princípios fundamentais
A anodização é um processo de passivação eletrolítica usado para aumentar a espessura da camada de óxido natural em superfícies metálicas.e cobre, é mais comumente aplicado ao alumínio e suas ligas.
O princípio central envolve a imersão da parte de alumínio (o ânodo) num banho de eletrólitos ácido e a passagem de uma corrente contínua através do circuito.formando um robustoEsta camada anodizada é dura, porosa e ligada molecularmente ao alumínio subjacente, proporcionando durabilidade e adesão excepcionais.
| Imóveis | Descrição | Implicações para uso |
| Alta dureza | Pode atingir uma micro-dureza de HV500 ou superior. | Excelente resistência à abrasão e ao desgaste. |
| Estabilidade química | Inerte e resistente a muitos fatores ambientais. | Resistência à corrosão superior. |
| Estrutura micro-porosa | Contém uma alta densidade de poros microscópicos. | Permite a adsorção de corantes e lubrificantes, permitindo a coloração e melhorando a funcionalidade. |
| Isolamento elétrico | O óxido de alumínio é um bom isolante. | Útil em aplicações elétricas e electrónicas. |
| Propriedades térmicas |
Ponto de fusão elevado (até 2320K para anodização dura). |
Adequado para ambientes de alta temperatura. |
O processo de anodização: uma descomposição passo a passo
O processo de anodização consiste em várias etapas críticas, cada uma essencial para alcançar um acabamento de alta qualidade.
Tratamento prévio
A qualidade do acabamento anodizado final depende muito da preparação inicial da superfície.
Limpeza e desengraçamento:Eliminação de óleos, gorduras e outros contaminantes usando limpadores alcalinos ou ácidos.
Gravação: Imersão numa solução cáustica (por exemplo, hidróxido de sódio) para remover imperfeições menores da superfície e criar um acabamento uniforme em mate (satina).
Poluição/esclarecimento químico: Para aplicações decorativas que requerem um acabamento semelhante a um espelho, as peças são tratadas em um banho químico (por exemplo, mistura de ácido fosfórico e ácido nítrico) para obter uma superfície altamente refletora antes da anodização.
Eletrólitos e tipos de anodização
Os eletrólitos específicos e os parâmetros do processo determinam o tipo de camada anódica formada.
- Tipo I: Anodização por ácido crômico (CAA): utiliza um eletrólito de ácido crômico. Produz um revestimento mais fino e opaco que é excelente para resistência à corrosão e é menos poroso do que outros tipos.É também eficaz para detectar falhas na superfícieNo entanto, as preocupações ambientais e de saúde em torno do cromo hexavalente reduziram o seu uso.
- Tipo II: Anodização por ácido sulfúrico (SAA): O método mais comum, utilizando um eletrólito de ácido sulfúrico.revestimento transparente que é altamente adequado para tintura e proporciona boa resistência à corrosão e ao desgasteÉ amplamente utilizado para aplicações decorativas e funcionais.
- Tipo III: Anodização dura (Hardcoat): Também realizada em ácido sulfúrico (ou misturas especializadas de ácido orgânico/ácido sulfúrico), mas a temperaturas mais baixas e densidades de corrente mais elevadas.Este processo produz um material extremamente espesso (muitas vezes 25-150 μm), densa e resistente ao desgaste com uma aparência cinza escura a preta.
| Parâmetro | Tipo I (cromático) | Tipo II (sulfúrico) | Tipo III (Cobre duro) |
| Espessura do revestimento | 1 - 8 μm | 5 - 25 μm | 25 - 150 μm |
| Aparência | Opaco, cinzento | Transparente, facilmente tingida | Cinza escura a preta |
| Vantagem primária | Resistência à corrosão, resistência à fadiga | Excelente equilíbrio de propriedades, tingimento | Dureza extrema e resistência ao desgaste |
| Aplicações típicas | Estruturas aeroespaciais, componentes críticos | Arquitetura, electrónica de consumo, acabamento automóvel | Equipamento militar, componentes hidráulicos, pistões, engrenagens |
Coloração
A natureza porosa da camada anodizada permite que ela absorva corantes e pigmentos.
Electrolítica de coloração (dois passos): o método mais resistente às intempéries.Depositar partículas metálicas nas bases dos porosIsso produz bronze, preto e outras cores excelentes para aplicações arquitetônicas.
Tintura orgânica: As peças são mergulhadas em um banho de corantes orgânicos, que são absorvidos pelos poros.,tornando-o mais adequado para produtos de interior.
Coloração integral: um processo de um passo menos comum em que o alumínio é anodizado num eletrólito que contém ácidos orgânicos e compostos coloridos,produzindo uma cor que é parte integrante da própria camada de óxido.
Segmentação
O último passo crítico é a vedação, que fecha os poros microscópicos da camada anódica, o que permite que a camada fique permanentemente presa a qualquer cor e maximize a resistência à corrosão e manchas.Os métodos comuns incluem::
Selamento por água quente: Usando água quase fervente desionizada para hidratar o óxido, fazendo com que ele incha e feche os poros.
Selo de acetato de níquel: Método comum para peças tingidas, oferecendo vedação eficaz e melhor desempenho.
Segregação a temperatura média: equilíbrio entre eficiência energética e qualidade da vedação.
Selamento a frio: realizado à temperatura ambiente utilizando química à base de níquel-fluoreto, reduzindo o consumo de energia.
Principais considerações de projeto para anodização (DFM)
Projetar peças para anodização (Design for Manufacturability - DFM) garante alta qualidade, reduz custos e evita defeitos comuns.
Evitar soluções de captura: conceba peças para evitar buracos cegos e recessos profundos onde eletrólito ou soluções de limpeza possam ficar presos, levando a sangramento ou corrosão.Incluir buracos de drenagem sempre que possível.
Gerenciar as tolerâncias: o revestimento anódico cresce tanto para fora quanto para dentro da dimensão original de alumínio.enquanto 50% penetra no substratoAs dimensões críticas podem ter de ser usinadas após a anodização ou devem ser tomadas em consideração no processo inicial.
Radius Edge e Corners: As bordas e os cantos afiados são propensos a queimar durante a anodização devido à maior densidade de corrente.5 mm) são recomendados..
Considere a geometria das peças para estantes: as peças devem ser conectadas eletricamente ao trilho de ânodo através de um dispositivo de estante.Os projetistas devem especificar as localizações das prateleiras de baixa visibilidade se isso for crítico..
Seleção de materiais: diferentes ligas de alumínio anodizam para diferentes aparências e qualidades. As ligas das séries 1xxx (Al puro), 5xxx (Al-Mg) e 6xxx (Al-Mg-Si) geralmente anodizam bem com uma clara,acabamento brilhante. 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.
Vantagens e limitações das peças anodizadas
Vantagens:
Durabilidade aumentada: a camada anódica é extremamente dura e resistente à abrasão, superando significativamente a pintura e outros revestimentos.
Resistência à corrosão superior: fornece uma excelente proteção contra a degradação ambiental.
Versatilidade Estética: Pode ser produzido em uma ampla gama de cores permanentes, translúcidas ou opacas sem esconder a aparência metálica do alumínio.
Melhor Adesão: A superfície porosa é uma excelente base para tintas, adesivos e primers.
Facilidade de manutenção: A superfície não é tóxica, não é porosa após a vedação e é fácil de limpar.
Sustentabilidade ambiental: o processo não utiliza COV ou metais pesados (na maioria dos tipos) e o produto final é totalmente reciclável com o substrato de alumínio.
Limitações:
Combinação de cores: É difícil conseguir uma combinação exata de cores entre os lotes.
Limitações de tamanho: o tamanho da peça é limitado pelas dimensões dos tanques de processamento.
Efeito sobre a resistência à fadiga: a camada de óxido frágil pode reduzir a vida útil da fadiga do material de base, particularmente com camadas de revestimento mais grossas.
Isolamento elétrico: o revestimento é não condutor, o que pode exigir mascaramento ou pós-usinagem se for necessário o contacto elétrico.
Aplicações do alumínio anodizado
O alumínio anodizado é onipresente em todas as indústrias devido à sua combinação única de propriedades.
Arquitetura e Construção: Usado para molduras de janelas (por exemplo, portas e janelas de alumínio), paredes de cortina, telhados e componentes estruturais.Sua durabilidade e estabilidade de cor tornam-no ideal para exposição externa a longo prazo.
Aeroespacial: Utilizado para componentes estruturais de aeronaves e acabamento interior devido à sua relação força-peso favorável e resistência à corrosão.
Automóveis e Transportes: As aplicações vão desde acabamentos decorativos e grades até componentes funcionais do motor e jantes de roda, aproveitando seu apelo estético e resistência ao desgaste.
Eletrônicos de Consumo: Um pilar para capas de laptops, corpos de smartphones e outros dispositivos onde um acabamento durável, premium e esteticamente agradável é necessário.
Equipamento industrial e militar: o anodizamento duro (tipo III) é crítico para componentes que exigem extrema resistência ao desgaste, como pistões, engrenagens, válvulas e sistemas de armas.
Bens de consumo: encontrados em utensílios de cozinha (por exemplo, utensílios de cozinha, eletrodomésticos), equipamentos esportivos (por exemplo, componentes de bicicletas - jantes de rodas, hubs, cranksets, etc.), lanternas e móveis.
