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Las aleaciones de aluminio se anodizan para aumentar la resistencia a la corrosión y permitir el teñido (coloración), una mejor lubricación o una mejor adhesión. Sin embargo, el anodizado no aumenta la resistencia del objeto de aluminio. La capa anódica es aislante.[3].
Cuando se expone al aire a temperatura ambiente o a cualquier otro gas que contenga oxígeno, el aluminio puro se autopasiva formando una capa superficial de óxido de aluminio amorfo de 2 a 3 nm de espesor, [4] que proporciona una protección muy eficaz contra la corrosión. Las aleaciones de aluminio suelen formar una capa de óxido más gruesa, de 5 a 15 nm de espesor, pero tienden a ser más susceptibles a la corrosión. Las piezas de aleación de aluminio están anodizadas para aumentar en gran medida el espesor de esta capa para resistencia a la corrosión. La resistencia a la corrosión de las aleaciones de aluminio disminuye significativamente por ciertos elementos de aleación o impurezas: cobre, hierro y silicio,[5] por lo que las aleaciones de Al de las series 2000, 4000, 6000 y 7000 tienden a ser las más susceptibles.
Aunque el anodizado produce un recubrimiento muy regular y uniforme, las fisuras microscópicas en el recubrimiento pueden provocar corrosión. Además, el recubrimiento es susceptible a la disolución química en presencia de productos químicos de pH alto y bajo, lo que provoca el desprendimiento del recubrimiento y la corrosión del sustrato. Para combatir esto, se han desarrollado diversas técnicas, ya sea para reducir el número de fisuras, para insertar compuestos químicamente más estables en el óxido, o ambas cosas. Por ejemplo, los artículos anodizados con ácido sulfúrico normalmente se sellan, ya sea mediante sellado hidrotérmico o sellado por precipitación, para reducir la porosidad y las vías intersticiales que permiten el intercambio de iones corrosivos entre la superficie y el sustrato. Los sellos precipitantes mejoran la estabilidad química pero son menos efectivos para eliminar las vías de intercambio iónico. Más recientemente, se han desarrollado nuevas técnicas para convertir parcialmente el recubrimiento de óxido amorfo en compuestos microcristalinos más estables que han demostrado una mejora significativa basada en longitudes de enlace más cortas.
Algunas piezas de aeronaves, materiales arquitectónicos y productos de consumo de aluminio están anodizados. El aluminio anodizado se puede encontrar en reproductores de MP3, teléfonos inteligentes, herramientas multiusos, linternas, utensilios de cocina, cámaras, artículos deportivos, armas de fuego, marcos de ventanas, techos "Cubierta (construcción)"), en condensadores electrolíticos y en muchos otros productos, tanto por su resistencia a la corrosión como por su capacidad de retener el tinte. Aunque el anodizado solo tiene una resistencia moderada al desgaste, los poros más profundos pueden retener mejor una película lubricante que una superficie lisa.
Los recubrimientos anodizados tienen una conductividad térmica y un coeficiente de expansión lineal mucho menores que el aluminio. Como resultado, el revestimiento se agrietará por estrés térmico si se expone a temperaturas superiores a 80 °C (353 K). El revestimiento puede agrietarse, pero no se pelará. [6] El punto de fusión del óxido de aluminio es de 2050 °C (2323 K), mucho más alto que el del aluminio puro, de 658 °C (931 K). [6] Esto y el poder aislante del óxido de aluminio pueden dificultar la soldadura.
En los procesos típicos de anodizado de aluminio comercial, el óxido de aluminio se introduce en la superficie y se elimina de ella en cantidades iguales. [7] Por lo tanto, el anodizado aumentará las dimensiones de la pieza en cada superficie a la mitad del espesor del óxido. Por ejemplo, un recubrimiento de 2 μm "Micrómetro (unidad de longitud)") de espesor aumentará las dimensiones de la pieza en 1 μm por superficie. Si la pieza está anodizada por todos los lados, entonces todas las dimensiones lineales aumentarán según el espesor del óxido. Las superficies de aluminio anodizado son más duras que las del aluminio, pero tienen una resistencia al desgaste baja a moderada, aunque esto se puede mejorar con el espesor y el sellado.
Process
A deoxidizing solution can be applied to the surface of the aluminum to remove contaminants. Nitric acid is generally used to remove carbon (waste), but is being replaced due to environmental concerns.[8][9][10][11].
The anodized aluminum layer is created by passing a direct current through an electrolyte solution, where the aluminum object serves as the anode (the positive electrode in an electrolytic cell). The current releases hydrogen at the cathode (the negative electrode) and oxygen at the surface of the aluminum anode, creating a buildup of aluminum oxide. It is also possible to use alternating current and pulsed current, but they are rarely used. The voltage required by various solutions can range from 1 to 300 V DC, although most are in the range of 15 to 21 V. Higher voltages are generally required for thicker coatings formed in sulfuric and organic acid. The anodizing current varies depending on the area of aluminum to be anodized and typically ranges between 30 and 300 A/m².
Aluminum anodizing (eloxal or electrolytic oxidation** of aluminum)[12] is usually performed in an acid solution, typically sulfuric acid or chromic acid, which slowly dissolves the aluminum oxide. The action of the acid balances with the oxidation rate to form a coating with nanopores, 10–150 nm in diameter.[13] These pores are what allow the electrolyte solution and current to reach the aluminum substrate and continue to grow the coating to a thickness greater than that produced by self-passivation.[14] These pores allow the dye to be absorbed, however, this must be followed by sealing or the dye will not remain. The dye is usually followed by a clean nickel acetate seal. Because the stain is only superficial, the underlying rust can continue to provide corrosion protection even if minor wear and scratches break through the stained layer.
Conditions such as electrolyte concentration, acidity, solution temperature, and current must be controlled to allow the formation of a consistent oxide layer. Harder, thicker films tend to be produced by more concentrated solutions at lower temperatures with higher voltages and currents. Film thickness can vary from less than 0.5 micrometers "Micrometer (unit of length)") for glossy decorative work to 150 micrometers for architectural applications.
double finish
Anodizing can be done in combination with chromate conversion coating. Each process provides corrosion resistance, and anodizing offers a significant advantage in terms of robustness or resistance to physical wear. The reason for combining the processes may vary, however the significant difference between anodizing and chromate conversion coating is the electrical conductivity of the films produced. Although both are stable compounds, the chromate conversion coating has a much higher electrical conductivity. The applications where this can be useful are varied, however the issue of grounding components as part of a larger system is obvious.
The dual finishing process uses the best that each process has to offer: anodizing with its great wear resistance and chromate conversion coating with its electrical conductivity.
Process steps may typically involve a chromate conversion coating of the entire component, followed by surface masking in areas where the chromate coating must remain intact. Furthermore, the chromate layer dissolves in unprotected areas. The component can then be anodized, applying the anodizing to the unmasked areas. The exact process will vary depending on the service provider, component geometry, and required outcome. Helps protect the aluminum item.