Anodizado de Metales : La Guía Completa

El anodizado de metales es un proceso electroquímico que crea una capa de óxido en la superficie de un metal.

 

 

Qué es El Anodizado de Metales

El anodizado de metales es un proceso electroquímico que crea una capa de óxido en la superficie de un metal. Este proceso mejora las propiedades mecánicas y visuales de un metal.

Durante el proceso, la parte metálica forma un electrodo de ánodo que reacciona con la solución electrolítica cuando se aplica corriente continua. El anodizado de metales mejora las propiedades del metal como; resistencia a la corrosión y al rayado, durabilidad del metal y apariencia estética.

Anodizado de Metales Con Ácido Crómico Tipo I

El anodizado de metal tipo I utiliza ácido crómico para formar una capa protectora en la superficie del metal. Este tipo de anodizado de metales es común con los metales de aluminio que se utilizan en piezas de aviones.

Esto se debe a que exhibe buenas propiedades anticorrosivas y es decorativa. Es menos preferido porque no es respetuoso con el medio ambiente, tiene poca resistencia al desgaste y produce una capa muy fina (0,08-0,25 micrómetros).

Type I-Chromic Acid Metal Anodizing
Type II-Sulfuric Acid Metal Anodizing

Tipo II-Anodizado de Metales con Ácido Sulfúrico

Produce una película ligeramente más gruesa (2,54-25 micrómetros) sobre la superficie metálica. Este tipo de anodizado utiliza ácido sulfúrico en lugar de solución electrolítica. Este tipo de anodizado de metales se aplica principalmente donde se desean propiedades de dureza y resistencia a la abrasión.

Se puede utilizar en utensilios de cocina, revestimientos informáticos y electrónicos, armas militares , etc. El anodizado con ácido sulfúrico permite el acabado de superficies coloreadas debido a la naturaleza porosa de la película sin sellar. La película de óxido poroso absorbe bien el tinte creando un acabado superficial decorativo en la pieza de metal. Es asequible, rápido y permite teñir con gestión de residuos.

Tipo III-Anodizado de Metal Duro

El anodizado tipo III es similar al anodizado tipo II pero produce una capa más gruesa de hasta 150 micrómetros. Este tipo de anodizado se utiliza para producir metales con excelente resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste y es amigable con el medio ambiente.

No se recomienda sellar o teñir con el anodizado tipo III porque reduce la resistencia al desgaste del metal. Como resultado, la mayoría de las superficies de metal anodizado duro tienen una apariencia dura transparente o negra. Este tipo de anodizado se aplica a metales que están expuestos a temperaturas extremas y productos químicos como engranajes y válvulas.

Type III-Hard Metal Anodizing

Proceso de Anodización de Metales

Metal Anodizing Process
Metal Anodizing Process

El proceso de anodizado de metal implica los siguientes pasos.

Paso 1: Pretratamiento

Este es el primer paso antes de poder anodizar un metal. El objetivo del pretratamiento es eliminar cualquier impureza como aceite, polvo, etc. que pueda impedir el proceso. Por ejemplo, el metal de aluminio se limpia con un detergente alcalino calentado a aproximadamente 63 grados centígrados.

Paso 2: Enjuague

A continuación, el metal se enjuaga por separado en agua desionizada.

Paso 3: Grabado

El grabado es un proceso químico que elimina una capa o película delgada de una superficie metálica al comérsela. El grabado, también conocido como fresado químico, utiliza productos químicos fuertes como el hidróxido de sodio para los metales de aluminio en esta etapa.

Paso 4: Desmutado

Este proceso elimina el exceso de metales de aleación de la superficie de aluminio utilizando ácidos inorgánicos como el ácido clorhídrico o el ácido sulfúrico. Esta es la etapa final antes de que ocurra el proceso de anodizado.

Paso 5: anodizado

Se prepara un baño de electrolito que contiene en un tanque, luego se sumerge el metal y se aplica una corriente continua.

En este caso, el tanque forma el cátodo mientras que el metal forma un electrodo de ánodo. Una vez que se aplica voltaje, los iones cargados negativamente de la solución electrolítica se unen al ánodo (superficie metálica) formando una capa de óxido. Esto da como resultado un metal anodizado.

El proceso de anodizado da como resultado poros en la superficie del metal para permitir que los iones se unan y formen una película protectora. Por lo tanto, el proceso de sellado es necesario para garantizar las máximas propiedades anticorrosivas.

Paso 6: Sellado

El sellado se puede realizar mediante tratamiento hidrotérmico en baños químicos o precipitando sales metálicas en las aberturas de los poros.

Además, los pigmentos de color se pueden usar como selladores, dejando un pigmento de color permanente que no se puede rayar.

Benefits Of Anodizing Metals
Ventajas del Anodizado de Metales

Hay muchos beneficios asociados con el anodizado de metales como se ve a continuación:

Durability
Durabilidad

Los metales anodizados tienen una vida útil prolongada debido a la resistencia mejorada a la abrasión y corrosión de la capa protectora formada. Se pueden usar con regularidad y en entornos hostiles sin desgastarse en comparación con los metales sin tratar.

Aesthetic Purposes
Propósitos Estéticos

Le da al metal una apariencia atractiva. Puede mejorar esto mediante métodos de coloración como el teñido por absorción, la coloración electrolítica, etc.

Esto ofrece una alternativa más económica a las técnicas de procesamiento posterior, como la pintura y el recubrimiento en polvo.

Environment Friendly
Respetuoso Con el Medio Ambiente

El proceso de anodizado es un proceso seguro porque libera emisiones nocivas mínimas para el medio ambiente. La capa formada químicamente es estable y puede reciclarse en comparación con las capas de óxido formadas naturalmente que se desgastan con el tiempo.

Affordability
Asequibilidad

El proceso de anodizado es un proceso muy económico a pesar de tener pasos complejos. Da como resultado un metal duradero, por ejemplo, aluminio, que requiere un mantenimiento mínimo en comparación con el metal de aluminio sin anodizar.

Metal Anodizing

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Tipos de metales adecuados para anodizar

El anodizado de metales es un proceso de acabado de superficies duradero que se puede aplicar a una variedad de metales y sustratos. Algunos de los tipos de metales que se usan comúnmente para el anodizado de metales incluyen;

Anodizado de aluminio

El anodizado de aluminio es el anodizado de metal más popular debido a las deseables propiedades mecánicas y apariencia estética resultantes. El aluminio forma naturalmente una capa de óxido con el oxígeno atmosférico que evita una mayor oxidación del aluminio y no se oxida. Sin embargo, esta capa se desgasta fácilmente porque no se adhiere a la superficie del aluminio, por lo que es necesario anodizarla.

Anodizado de aluminio

Cómo funciona el anodizado de aluminio

El metal de aluminio se somete a un pretratamiento antes de que ocurra el proceso de anodizado. Esto incluye; limpieza, enjuague y grabado. Al igual que otros metales, el metal de aluminio se sumerge en una solución química de ácido crómico o ácido sulfúrico. Luego forma un ánodo (positivo) que luego atrae los iones negativos para unirse cuando pasa la corriente eléctrica.

Este proceso electroquímico da como resultado una capa de óxido de aluminio. El tipo de electrolito utilizado (ácido crómico o sulfúrico) influye en el espesor y las propiedades del aluminio anodizado.

Aplicaciones de aluminio anodizado

El aluminio anodizado se utiliza en diversas industrias debido a sus beneficiosas propiedades, como la durabilidad y la apariencia estética.

Algunas de las áreas de uso incluyen:

  • aeroespacial ; piezas de aviones.
  • Bienes de consumo: equipos de fotografía y radio, luminarias, etc.
  • Arquitectura: cubiertas de conductos
  • Menaje de cocina: productos para la preparación de alimentos, menaje de cocina, etc.

El metal de aluminio anodizado tiene las siguientes propiedades:

  • Propiedades de aislamiento mejoradas
  • Mejor aspecto visual por la posibilidad de añadir colores durante el proceso de anodizado
  • Resistencias mejoradas a la corrosión, abrasión y desgaste. Tampoco se rayan fácilmente porque la capa de óxido es permanente a diferencia de los recubrimientos.
  • No se oxida.

titanio anodizado

El titanio se anodiza usando corriente eléctrica para modificar la película de óxido en la superficie de titanio. El anodizado de titanio se puede realizar utilizando anodizado tipo 2 o tipo 3.

El anodizado de titanio se realiza principalmente con fines decorativos y funcionales, y se utiliza principalmente en las industrias aeroespacial y médica. El sector aeroespacial utiliza titanio anodizado para evitar el desgaste y la corrosión de las aeronaves, mientras que los dispositivos médicos lo utilizan debido a su naturaleza no tóxica.

titanio anodizado

Anodizado de titanio tipo 2

Este tipo de anodizado de titanio protege los metales contra el desgaste y la corrosión. Los metales de titanio sin tratar producen polvo de titanio cuando se frotan entre sí. Por lo tanto, los dispositivos médicos, especialmente los implantes ortopédicos, utilizan titanio anodizado tipo 2 para la movilidad del paciente.

Aerospace utiliza titanio anodizado tipo 2 porque puede soportar temperaturas extremas entre (-70 a 270 grados Celsius). Además, no se corroen con el agua salada y la humedad presente en el ambiente.

El titanio anodizado tipo 2 tiene un color gris distintivo que los hace fácilmente identificables del acero inoxidable o del titanio sin tratar.

Anodizado de titanio tipo 3

Este tipo de anodizado de titanio también se conoce como “titanio de color” porque da como resultado titanio de color. El titanio anodizado resultante se utiliza principalmente en el campo médico para implantes ortopédicos debido a su fácil identificación visual.

Por ejemplo, un cirujano puede identificar fácilmente la diferencia anatómica entre una placa ósea derecha e izquierda por sus colores. Otra área de aplicación es la fabricación de joyas.

Cómo funciona el anodizado de titanio

El anodizado de titanio es un proceso electroquímico que utiliza productos químicos y electricidad para manipular la capa de óxido de la superficie.

El titanio metálico se sumerge en una solución química, principalmente fosfato trisódico (TSP) o cualquier otra solución salina relevante. Luego se pasa corriente eléctrica y el agua se hidroliza (dividiendo) produciendo iones de oxígeno que se unen con el ánodo (titanio).

A continuación, se forma una capa de óxido sobre la superficie de titanio cuyo color depende del grosor de la capa. El grosor de la capa se puede manipular para producir varios colores, siendo la capa más delgada el color bronce y la más gruesa el color verde, respectivamente. El voltaje de la corriente eléctrica dicta el color de la capa resultante y oscila entre 15 y 110 voltios.

Durante este proceso, la interferencia de color ocurre dentro de ciertas longitudes de onda que se cancelan entre sí o se combinan para formar un color. Como resultado, el anodizado de titanio no requiere teñido, por lo que se considera biomédicamente seguro para su uso en la industria médica.

Acero inoxidable anodizado

El acero inoxidable rara vez se anodiza como otros metales a pesar de ser un metal conductor. Esto se debe a que este proceso crea un óxido de hierro (herrumbre) en su superficie. El óxido carcome la superficie del metal en lugar de protegerla.

Acero inoxidable anodizado

Magnesio anodizado

El anodizado de magnesio sigue principios similares a los de los metales anodizados y forma una gruesa capa de óxido en su superficie. Esta capa de óxido ayuda en el teñido de metales o la adhesión de pinturas. Por lo tanto, el magnesio anodizado se usa como imprimación de pintura debido a esta cualidad deseable.

Cinc anodizado

El anodizado de zinc es posible, aunque raro, y se realiza utilizando voltajes más bajos (20-30 voltios) en baños de silicato. La capa de óxido resultante es dura y exhibe buena resistencia a la corrosión.

Desafíos en el anodizado de metales

Hay pocos desafíos asociados con el proceso de anodizado de metales.

Cambios de dimensión

La superficie del metal que se anodiza agrega un grosor significativo al metal que puede afectar la tolerancia de grosor permitida.

Dureza

El proceso electroquímico impacta en la dureza del metal cambiando alguna escala de dureza del metal.

Color

El desvanecimiento del color es común durante el proceso de anodizado del metal, lo que finalmente afecta la coincidencia general del color. El cumplimiento estricto de la dinámica del proceso, como el anodizado por lotes, es importante cuando se realiza el anodizado de color.

Conductividad

Algunos metales tienen su conductividad afectada, por ejemplo, la superficie de aluminio anodizado se vuelve menos conductora en comparación con la superficie de aluminio desnudo. Se puede utilizar una máscara para garantizar que la superficie metálica no pierda su calidad de conductividad.

Aplicaciones de anodizado de metales

El anodizado de metales mejora ciertas cualidades de un metal, lo que hace que sus aplicaciones sean diversas.

  • Industria aeroespacial para la fabricación de piezas de aeronaves.
  • Automotor; engranajes, válvulas, etc.
  • Industria médica para implantes ortopédicos
  • Bienes de consumo como joyas, equipos fotográficos, equipos de radio.
  • Arquitecto; revestimiento de conductos, artefactos de iluminación,
  • Utensilios de cocina; productos de preparación de alimentos.

Anodizado de metal frente a galvanoplastia de metal

El anodizado de metales es la formación de una capa de óxido en la superficie del metal para lograr propiedades funcionales y estéticas. La galvanoplastia de metales es el proceso de agregar un recubrimiento de metal con propiedades deseables desde el ánodo hasta el cátodo. Ambos procesos se logran electroquímicamente usando corriente eléctrica y baños químicos.

Cómo lograr el proceso de anodizado por lotes y bobinas

El proceso de anodizado por lotes y bobinas sigue los siguientes pasos cuidadosamente hasta el final.

Paso 1: Limpieza

La limpieza es el primer paso y se realiza con soluciones alcalinas o ácidas para eliminar la suciedad acumulada, la grasa.

Paso 2: Pretratamiento

Aplica dos pasos importantes, como el grabado y el brillo, que logran un acabado de superficie de espejo mate y suave, respectivamente. El grabado utiliza productos químicos fuertes como el hidróxido de sodio caliente que elimina una capa delgada de la superficie del metal y deja un acabado opaco. Brightening aplica ácido como el ácido fosfórico a la superficie alisándola y dándole un acabado de espejo.

Paso 3: anodizado

El tercer paso es sumergir el metal en un baño químico y pasar corriente eléctrica a través de él. Esto obliga a los iones negativos del baño a unirse a la superficie del metal anódico formando una capa de óxido. El grosor de la capa está estrictamente controlado por el tipo de anodizado y el voltaje de la corriente eléctrica.

Paso 4: Colorear

Una de las características del anodizado de metales es el acabado de color y esto se puede lograr utilizando diferentes métodos.

  • teñido de órganos
  • Coloración de interferencia
  • Coloración electrolítica

La elección del color depende del tipo de anodizado y de los colores utilizados.

Paso 5: Sellado

El sellado es la etapa final del anodizado por lotes y bobinas. Garantiza que la capa de óxido formada permanezca permanentemente sin manchas, abrasión o decoloración.

Opciones de color de anodizado de metal

Hay varias opciones de color de anodizado de metal que se pueden aplicar durante el proceso. Los colores se pueden verificar desde el esquema de colores Pantone y el pigmento se agrega a la capa de óxido durante el anodizado y el sellado.

Las capas de óxido poroso se tiñen agregando pigmentos de color a los poros abiertos y se sellan para evitar que se desangre. Este método utiliza tintes de órganos que son intensos y ofrecen una excelente solidez a la luz y al clima. Los colores incluyen; amarillo, verde, negro, azul, naranja, rosa, etc. y es relativamente barato.

Los colores de tintes metálicos como el bronce y el estaño se depositan eléctricamente en los poros del ánodo durante el proceso de anodizado. El anodizado de titanio no necesita teñido, ya que las opciones de color se pueden lograr variando el voltaje aplicado. Esto se conoce como coloración de interferencia.

Factores que determinan el costo del anodizado de metales

El anodizado de metales es un proceso de acabado de superficies metálicas rentable. Sin embargo, el costo total se ve afectado por factores como el tipo de anodizado, la dimensión de la pieza, la forma, la cantidad y el color.

Agregar color a la superficie de metal anodizado es el paso más complejo en el proceso de anodizado. Por lo tanto, cuesta mucho más producir una superficie de metal anodizado de color que un metal anodizado sin color.

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