La Guía Definitiva del Anodizado de Aluminio

 

Si quieres aprender sobre la anodización de aluminio, entonces lee esta guía.

Ya sea que desees aprender sobre los criterios de clasificación, beneficios, métodos de coloración o diferentes etapas durante el proceso, encontrarás toda la información aquí mismo.

¿Qué es la Anodización de Aluminio?

La anodización de aluminio se refiere a un método de pasivación realizado electroquímicamente para cambiar la superficie de un sustrato de aluminio en una capa de óxido de aluminio. El revestimiento de óxido ofrece una resistencia mejorada al desgaste y a la corrosión.

Tipos de Procesos de Anodización de Aluminio

El estándar MIL-A-8625 especifica tres categorías principales de procedimientos de anodización de aluminio con características únicas junto con otros. Estos incluyen:

El estándar MIL-A-8625 especifica tres categorías principales de procedimientos de anodización de aluminio con características únicas junto con otros. Estos incluyen:

1. Tipo I: Anodizado con Ácido Crómico

 

El ácido crómico es el catalizador principal en la formación de la capa de óxido en este tipo de proceso. Los sectores aeroespacial y de aviación hacen un uso extensivo de componentes derivados del Tipo I, los cuales siempre presentan una apariencia gris. Esto se debe al grosor del recubrimiento, que reduce su capacidad de absorción de tintes.

Tiene las siguientes características:

  • El recubrimiento de óxido en este proceso es el más delgado con una resistencia capaz a la corrosión.
  • La película de óxido de aluminio resultante tiene propiedades dieléctricas con capacidad no conductora, lo que la hace adecuada para uso como imprimación.
  • El proceso de anodización es útil al fabricar piezas con tolerancias ajustadas sin alterar las dimensiones de la pieza.
  • Las piezas de aluminio anodizadas mediante el proceso de Tipo I ofrecen cualidades capaces para su uso en situaciones de alto estrés.

Sin embargo, el ácido crómico es peligroso, lo que hace que su uso sea un problema ambiental. Por lo tanto, es necesario contar con una planta de tratamiento única para las aguas residuales de ácido crómico.

2. Tipo II: Anodizado con Ácido Sulfúrico

Emplea ácido sulfúrico en lugar de ácido crómico y es el método más popular en la anodización de aluminio. Al utilizarse como solución electrolítica, el ácido sulfúrico crea estructuras porosas de manera efectiva.

Estas características son sinónimas a este proceso de anodización:

  • Los componentes anodizados con la técnica del Tipo II pueden absorber fácilmente pintura, pegamento y tinte. Por lo tanto, encuentran uso con fines decorativos, ya que se pueden teñir de diferentes colores.
  • Resulta en un recubrimiento más grueso de óxido de aluminio que varía entre 0,1 a 1 milésimas de pulgada.
  • El recubrimiento de anodización del Tipo II es no conductivo con cualidades dieléctricas.
  • Los componentes anodizados con Tipo II son más duros que los fabricados con el Tipo I.
  • Tienen una resistencia decente a la corrosión y a la abrasión.

Los componentes de aluminio anodizados con Tipo II encuentran uso en aplicaciones arquitectónicas, bienes de consumo como dispositivos electrónicos, utensilios de cocina, artículos ornamentales y aplicaciones militares. Además, en comparación con la anodización de Tipo I, la anodización de Tipo II es más económica, dado que requiere menos energía, uso de productos químicos y tratamiento de desechos.

3. Tipo III: Anodización Dura

Este tipo de anodización también emplea ácido sulfúrico, pero a una temperatura más baja y una densidad de voltaje y corriente más alta. Los componentes de aluminio fabricados a partir de la anodización de Tipo III encuentran uso en los sectores aeroespacial, de aviación y militar.

Algunos de los productos fabricados a partir del recubrimiento duro son piezas de automóviles como pistones y engranajes, guías lineales y accesorios de compresores. La anodización dura produce las siguientes cualidades de recubrimiento de óxido:

  • Un recubrimiento más grueso y poroso que supera 1 milésima de pulgada.
  • Aunque ligeramente más costosa que la anodización de Tipo II debido a las condiciones de proceso necesarias, la anodización de Tipo III no es peligrosa y es segura para el medio ambiente.
  • Al añadir PTFE, reduce el coeficiente de fricción, especialmente ventajoso para componentes bajo presión de fricción.
  • Crea una película oscura que puede absorber tinte negro.
  • Mejora la resistencia al desgaste, aísla eléctricamente de manera excelente y presenta una abrasión excepcional.
  • Produce los recubrimientos más duros y duraderos.
  • También son muy resistentes a la corrosión.
    • Sin embargo, puede alterar significativamente las dimensiones de la pieza, lo que la hace inadecuada para componentes con tolerancias muy ajustadas.

Otros métodos de anodizado de aluminio incluyen:

4. Anodizado de Ácido Sulfúrico de Película Delgada

Si bien es similar al anodizado de Tipo II, con este método, la concentración de ácido sulfúrico es mucho menor. Las siguientes características son inherentes a este tipo de anodizado:

      • Adquieren fácilmente color mediante tenido.
      • La resistencia a la corrosión es inferior al anodizado de Tipo I y II.
      • Obtienes un recubrimiento de óxido con un grosor menor que ambos Tipos I y II, lo que los hace más tolerantes a la aplicación de estrés.

5. Anodizado Transparente

Con el anodizado transparente, después de emplear ácido sulfúrico en el proceso, se emplea un baño de agua caliente para sellar el área anodizada. El procedimiento resulta en una capa consistente y clara en el aluminio, mejorando su apariencia.

Aunque puedes dejar la pieza sin tenir, el grosor del recubrimiento influye en la intensidad del color. Este proceso es común como acabado para marcos, perfiles de extrusión, molduras de automóviles, placas de fotografía y barandas y revestimientos.

6. Anodizado de Ácido Fosfórico

Otra alternativa al anodizado con ácido crómico, este método emplea ácido fosfórico en la formación de la capa de óxido. Puedes emplear este método como pretratamiento para la aplicación de imprimación.

El recubrimiento resultante de este método soporta una humedad extrema. También posee aberraciones que hacen que sus cualidades de adherencia sean sobresalientes, especialmente con adhesivos estructurales.

7. Anodizado de Ácido Bórico-Sulfúrico

Los riesgos de seguridad y medioambientales asociados con el anodizado de Tipo I llevaron al anodizado de ácido bórico-sulfúrico como alternativa. Encuentra un uso extensivo en la fabricación de piezas para aviación y aeroespacial con las siguientes características:

      • Al igual que el método Tipo I, proporciona una excelente adherencia de la pintura, lubricantes y adhesivos.
      • Es útil para artículos con tolerancias ajustadas.
      • Proporciona una resistencia confiable a la corrosión.

8. Anodizado con Baño Brillante

Con esta técnica, se realiza un pretratamiento empleando una mezcla de ácido sulfúrico y fosfórico que da como resultado un aspecto brillante. Posteriormente, se realiza el anodizado con ácido sulfúrico y el tenido antes de llevar a cabo el sellado.

El grado de aleación de aluminio que empleas determina la apariencia final. Aun así, el baño brillante de anodizado mejora el atractivo estético general del componente de aluminio.

Clasificación de la Operación de Anodizado de Aluminio

Hoja de aluminio anodizado

La clasificación de la operación de anodizado de aluminio se divide en dos:

1. Anodizado en Lote

En este proceso, enmarcas los componentes y los sumerges en sucesivas piscinas de la solución catalítica. Al final del procedimiento, recoges las piezas. Es un proceso popular para fabricar piezas de máquinas, utensilios de cocina y piezas fundidas.

2. Anodizado en Bobina

Aquí, desenrollas el material, generalmente preenrollado, antes de realizar un proceso de anodizado continuo. Enrollas el material al final antes de enviarlo. Este método se utiliza en la fabricación de láminas, cables y piezas de forma regular.

Beneficios del Aluminio Anodizado

Optar por aluminio anodizado ofrece las siguientes ventajas:

Estética

El aluminio anodizado tiene un aspecto brillante de color plateado que puedes tenir y pulir según tu gusto. El resultado suele ser un acabado brillante o mate que es estéticamente atractivo.

Costo

La alta relación resistencia-peso de este compuesto metálico hace que sea más económico por unidad de área en comparación con metales de uso similar. Además, debido a su ligereza, es más barato de enviar.

Durabilidad

Si bien el aluminio es un material resistente por sí solo, el proceso de anodizado lo fortalece aún más. De hecho, el aluminio anodizado es aproximadamente tres veces más resistente que el aluminio regular.

Amigable con el Medio Ambiente

Los subproductos resultantes de la técnica de anodización no son peligrosos, lo que los hace respetuosos con el medio ambiente.

Mantenimiento del Color

Cuando anodizas aluminio, su dureza es tal que no se descascara ni se astilla. En consecuencia, cuando tiñes la superficie, el color se adhiere a los poros, lo que hace imposible rasparlo.

Ligereza

El aluminio anodizado pesa alrededor del sesenta por ciento menos que metales de tamaño similar, como latón, cobre y acero inoxidable. Es más fácil de manipular durante el diseño e incluso hace que el envío sea más barato.

Opciones para Adhesivos

La estructura de la capa de óxido es tal que puede acomodar la adhesión debido a su naturaleza porosa. Por lo tanto, puedes aplicar pintura, adhesivos e incluso otros componentes de aluminio.

Colores Personalizados Opcionales

La porosidad alcanzada antes del sellado te permite tenir el recubrimiento a un color adecuado. También puedes darle forma para que se parezca a otro metal, como bronce, acero inoxidable, oro, cobre o latón.

Protección contra Reacciones Químicas

La superficie de metal anodizado se vuelve impermeable a reacciones químicamente inducidas a cualquier temperatura. El anodizado hace que la estructura del film de óxido sea estable e inerte a la imposición química.

Aplicación del Aluminio Anodizado

Las siguientes industrias emplean aluminio anodizado:

Arquitectura

La naturaleza libre de óxido y el aspecto pulido del aluminio anodizado lo convierten en un material perfecto para su uso en construcción. Además, dada su resistencia, ligereza y disponibilidad en diferentes colores y texturas, puedes usarlo tanto para exteriores como para interiores.

Bienes de Consumo

El acabado atractivo posible con aluminio anodizado y las opciones de color disponibles lo convierten en un material favorito para bienes de consumo. Los microondas, lavadoras y hornos fabricados con este material son duraderos y ofrecen la calidad deseada para los consumidores.

Transporte

El anodizado mejora la durabilidad del aluminio, lo que lo hace adecuado para su uso en vehículos, barcos y aeronaves. Su resistencia a la corrosión lo convierte en un material necesario en modos de transporte expuestos a diferentes elementos.

Etapas en el Anodizado de Aluminio

El proceso de anodizado del aluminio comprende las siguientes etapas:

Paso 1: Pretratamiento

El pretratamiento influye en la calidad del acabado y la apariencia final del material. Implica eliminar pequeñas imperfecciones en la superficie y limpiar impurezas de la superficie cruda de aluminio que podrían obstaculizar el proceso.
El pretratamiento puede llevarse a cabo de manera mecánica o química.

Proceso de Anodizado de Aluminio Proceso de Anodizado de Aluminio

a. Pretratamiento Químico – Implica el uso de una variedad de productos químicos (ácidos o álcalis) para eliminar la materia no deseada en la superficie. Luego, se modifica la rugosidad de la superficie para crear una apariencia única a través de un proceso de grabado o pulido.

  • Grabado – Se lleva a cabo sumergiendo el material en álcali o ácido como hidróxido de sodio o fluoruro de amonio respectivamente. Produce una superficie opaca o mate al eliminar una capa uniforme que minimiza las imperfecciones de la superficie.
  • Pulido – Se eliminan las pequeñas imperfecciones de la superficie haciéndolas notablemente reflectantes mediante aplanamiento y alisado. El acabado brillante proviene de la inmersión en una solución de ácido nítrico o fosfórico mezclado con aditivos para reducir emisiones y mejorar el brillo.

Paso 2: Pretratamiento Mecánico

Implica técnicas de exposición que incluyen granallado, chorreado de arena y pulido abrasivo. Estos procesos aumentan la dureza del recubrimiento, la resistencia a la fatiga y la calidad de adhesión.

  1. Electrólisis – Es el paso central donde se sumerge el componente de aluminio en un baño lleno de electrolitos con carga positiva y negativa. El componente de aluminio es el ánodo al cual se conecta el terminal positivo (CC) de la fuente de alimentación.
  2. Formación de la Película de Óxido – La composición química del baño de electrolitos determina el tipo de película de óxido generada de la siguiente manera:

Proceso de Anodizado Proceso de Anodizado

Película de Óxido de Barrera

Película de Óxido de Barrera
Se desarrolla una capa de óxido de barrera en presencia de una solución neutra que no disuelve el óxido de aluminio. Esta capa protege la superficie de aluminio de los elementos debido a su resistencia a la reacción química. El voltaje suministrado entre los electrodos determina el grosor de la película de óxido de barrera.

Película de Óxido Poroso

Se desarrolla una película de óxido poroso cuando se somete a una solución ácida diluida alrededor de una concentración del diez por ciento. El ácido sulfúrico se utiliza comúnmente, lo que resulta en la acumulación de moléculas de óxido de aluminio en el baño.
Se forma un recubrimiento de óxido de barrera en el ánodo, sin embargo, el flujo continuo de corriente resulta en la creación de una capa de óxido poroso. El uso de voltajes más altos y la extensión del proceso de electrólisis dan como resultado una capa de óxido más gruesa.

Paso 3: Coloración

Se lleva a cabo el proceso de coloración después de retirar el baño químico y secar la pieza. Durante la coloración, tiñes la capa de óxido de aluminio rellenando los poros con pigmento. El tinte se adhiere a la capa de óxido de manera que no se puede quitar raspando.

Paso 4: Sellado

El proceso de sellado asegura el adhesivo, tinte o lubricante en la capa de óxido poroso evitando la corrosión, decoloración y absorción no deseada. Al sellar, se aplica un agente de sellado para asegurar los poros inmediatamente después de la coloración debido a la sensibilidad de la capa.

Métodos de Coloración después del Anodizado del Aluminio

Opciones de Color de Aluminio Anodizado Opciones de Color de Aluminio Anodizado

Los siguientes enfoques son útiles en la coloración:

Coloración por Inmersión

Con la coloración por inmersión, sumerges el componente anodizado en una solución que contiene pigmentos de color. La absorción del tinte es en la cavidad porosa de la capa de óxido de aluminio, pero es susceptible a los rayos UV.
La composición del tinte define el color producido. La coloración por inmersión es una técnica económica que permite a los fabricantes aplicar diferentes tonos de color a los componentes de aluminio.

Coloración Integral

La coloración integral combina los procesos de anodizado y coloración. En este caso, la solución de anodizado consiste en ácidos sulfúricos y orgánicos, lo que ocasiona un recubrimiento más grueso con mayor resistencia a la abrasión.
La coloración integral es costosa debido a la dificultad de producir un recubrimiento de óxido de aluminio con color. También solo se puede lograr un rango de colores limitado de tonos marrones, amarillos, grises, bronces y negros.

Anodizado Electroquímico de Dos Pasos

Aquí, sumerges el componente anodizado en una solución de sales metálicas antes de aplicar una corriente eléctrica. Esto resulta en la deposición iónica metálica en el óxido poroso asignando al componente un color único.
Puedes emplear cobre, cobalto, estaño y níquel como metales de coloración. El tipo y la cantidad de iones metálicos definen la intensidad del color.

Coloración por Interferencia

En este proceso, hay un aumento en los depósitos de iones metálicos a través de un proceso electrolítico al expandir la base de la capa de óxido poroso. La interferencia de las ondas de luz crea ópticamente diferentes tonos de color como amarillo, azul, rojo y verde.

Conclusión

Con la información de esta guía, puedes obtener el mejor acabado de anodizado de aluminio para tu proyecto único y específico.
Cuando realizas este proceso cuidadosamente, definitivamente obtendrás el mejor acabado de superficie para tu superficie de aluminio.

Más Recursos:

¿Qué es el Anodizado? – Fuente: Anodizing

Cómo Anodizar Aluminio – Fuente: Wiki How

Anodizado – Fuente: Wikipedia

Aluminio Anodizado – Fuente: IQS Directory

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