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Anodizado Electrolítico

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Anodizado Electrolítico

Mensaje por MotorVilaPuch el Mar 29 Sep 2009 - 15:44

La anodización o anodizado es una técnica utilizada para modificar la superficie de un material.

En nuestro caso, hablaremos del anodizado del aluminio.

Se conoce como anodizado a la capa de protección artificial (controlada) que se genera sobre el aluminio mediante el óxido protector del aluminio, conocido como alúmina, que es muy dura.
Esta capa se consigue por medio de procedimientos electroquímicos, de manera que se consigue una mayor resistencia y durabilidad del aluminio.

Con estos procedimientos se consigue la oxidación de la superficie del aluminio, creando una capa de alúmina protectora para el resto de la pieza. La protección del aluminio dependerá en gran medida del espesor de esta capa (en micras).

El nombre del proceso deriva del hecho que la pieza a tratar con este material hace de ánodo en el circuito eléctrico de este proceso electrolítico.

La anodización es usada frecuentemente para proteger el aluminio y el titanio de la abrasión, la corrosión, y para poder ser tintado en una amplia variedad de colores.

Para anodizar una determinada pieza, debemos tener en cuenta si la queremos colorear o tintar, y en ese caso saber que tinte debemos usar, y aparte, saber cuanto mide su superficie donde se va a forma la capa de alúmina, y qué grosor queremos darle a esa capa.


Elementos:

Debemos contar con un recipiente de plástico, donde quepan las piezas a tratar. Estas deben quedar totalmente sumergidas en la solución y sin tocarse entre si. También tendremos que colocar dentro del mismo un termómetro que nos permita controlar la temperatura del electrolito (disolución).

El baño debe mantenerse a unos 20º C. de temperatura, como el mismo proceso genera calor es que necesitamos una bandeja con agua donde poder refrigerar el recipiente de anodizado. En algunos casos necesitaremos colocar algo de hielo en el agua para mantener la temperatura.

Para sostener las piezas dentro del electrolítico utilizaremos un listón de madera en el que hemos colocado algunos clavos en sus laterales, unimos estos mediante un cable de cobre para que estén conectados eléctricamente entre si. Las piezas, denominadas ÁNODO, y que conectaremos al polo positivo, estarán sostenidas de los mismos mediante unos cocodrilos.

Ahora necesitamos construir un CÁTODO, el cual conectaremos al polo negativo, este ira sumergido en el fondo electrolito y estará formado por un aro de plomo con un diámetro un poco menor al del recipiente, clavamos en el una barra de aluminio que salga fuera del liquido para que podamos enviarle corriente a través de ella.

Solo falta una fuente de corriente que puede ser un cargador de baterías de 12 voltios, algunos cables, cocodrilos y un tester si es posible.


El proceso de anodizado es muy simple, cuando tenemos todos los elementos lo primero que debemos hacer es preparar el electrolito, el mas común consiste de una solución de ácido sulfúrico al 20 % en agua destilada a una temperatura de 20º.

NOTA: siempre debe agregarse el ácido en el agua lentamente, notareis que el mismo se ira calentando lo cual es normal. Nunca al revés (agua al ácido) ya que esto produciría una explosión.
Trabajar durante todo el proceso con gafas y guantes protectores.

Cuando la solución se enfría y esta lista para su utilización, lo vertemos dentro del recipiente de anodizado. A continuación sumergimos el CÁTODO, colocamos el termómetro de manera que podamos controlarlo sin tener que moverlo, apoyamos el listón de madera con los clavos sobre este y listo.

Si contamos con tester los conectamos de manera que podamos medir el voltaje y amperaje que circula por todo el circuito (esto nos ayudara mucho a la hora de calcular el tiempo que necesita cada una de las piezas para su anodizado).

NOTA: todo esto se debe tener armado antes de comenzar con el desengrasado de las piezas.




El primer paso consiste en tener ya listas todas las piezas que vayamos a anodizar, con esto me refiero a la terminación de la superficie, si queremos que la pieza quede con una terminación brillosa tipo laca, esta deberá pulirse antes de ser tratada; por el contrario si queremos que tenga una terminación mate, esta deberá arenarse o esmerilarse.

NOTA: algo muy importante es la forma en que se conecta la pieza al conductor de electricidad del cual la suspendemos dentro del electrolítico, este debe ser también de aluminio.
Lo importante de este paso radica en que si la unión de la pieza con el alambre no es bien firme (tipo cuña) el alambre se oxida produciéndose en el una capa aislante que no permite la circulación de corriente hacia la pieza y la electrolisis se detiene.

Una vez que tenemos las piezas firmemente unidas al conductor procedemos a desengrasarlas sumergiéndolas en una solución alcalina compuesta de hidróxido de sodio (sosa cáustica) al 5% en agua, a una temperatura de 50º C o 60º C. Mantenemos las piezas dentro por 2 a 3 minutos, luego las retiramos y lavamos en abundante agua, pero sin tocarlas, ya que volveríamos a ensuciar la superficie de las mismas.

A partir de aquí es conveniente trabajar con un par de guantes de látex y tomar las piezas solo del conductor que instalamos antes.

NOTA: si mantenemos la pieza sumergida en exceso, la solución desengrasante comenzará a comerse el aluminio quedando las piezas como si le hubiéramos hecho un arenado muy fino. Esto puede usarse para dar a las piezas una terminación mate.

- Despues del lavado, las piezas deben sumergirse en una solución ácida para neutralizar cualquier vestigio que pudiera haber quedado del baño anterior, esta solución la preparamos con ácido cloridrico (ácido muriático) al 50 % en agua a temperatura ambiente, (puede ser también ácido nítrico), sumergimos las piezas solo unos 2 a 5 segundo solamente y volvemos a lavarlas en abundante agua limpia.

- Despues de esto, están listas para el proceso de anodizado. Recordemos que no se deben tocar las piezas ni si quiera con los guantes, ya que de hacerlo las piezas presentaran unas manchas en su acabado final.

- Después del lavado y aún húmedas las sujetamos de los clavos mediante unas pinzas cocodrilos teniendo la precaución de que estas no se toquen entre sí, ni el recipiente.
Cuando tenemos todas en su lugar, conectamos el negativo de la batería al aro de plomo (CÁTODO), y el positivo a las piezas (ÁNODO), y damos corriente.

El tiempo necesario para la electrolisis la tendremos que calcular en base a la superficie de las piezas. Para que el película de oxido se desarrolle de manera adecuada, manteniendo una porosidad que nos permita teñirla, debemos suministrarle un flujo de corriente comprendido entre 1 y 1,5 amperios por dm2 con un voltaje de entre 13 y 17 voltios aproximadamente.

Veremos enseguida como comienzan a desprenderse burbujas del CÁTODO, estas son de hidrogeno procedentes de la descomposición electrolítica del agua, por lo que se debe trabajar en un lugar bien aireado, preferiblemente cerca de una ventana.

A medida que pasa el tiempo observaremos como el amperaje que consume el proceso va decayendo, (comprobamos así las propiedades no conductoras de la capa de oxido) esto nos indica que todo esta correcto. Cuando transcurrió el tiempo que establecimos anteriormente, cortamos la corriente, retiramos las piezas y las lavamos otra vez en agua limpia sin tocarlas.

- En este momento las piezas están listas para el teñido final, por su estructura porosa, la capa de oxido formada en este medio sulfúrico se asemeja a la textil y puede, ser teñida por medio de colorantes formulados para estas industrias.
Existen también, tintes especiales y más adecuados para este proceso en sí, pero no son las que a nosotros nos interesan.

- Por ejemplo, en un vaso con agua añadimos anilina (tiñe en rojo), de la que se utiliza para teñir tela o ropa, la proporción en que se diluye es la indicada por cada fabricante, le damos una temperatura suave de aproximadamente 30 a 40º C. y sumergimos las piezas dentro, el tiempo necesario lo damos observando el grado de color que van tomando las piezas.

- Una vez teñidas solo falta dar el sellado final; La capa anódica de aluminio coloreado es todavía una estructura porosa de oxido y debe ser sometida a un tratamiento de eliminación de su propiedad absorbente que garantice la estabilidad química y de color frente a la luz solar, (si no hacemos esto el coloreado se ira perdiendo con el paso del tiempo o se nos manchara al contacto con otro agente liquido).

El sellado es tan simple como todo el proceso en sí y consiste en sumergir las piezas, en agua destilada hirviendo (100º C) de 2 a 3 minutos. Lo que logramos con esto es cerrar los poros de la capa anódica mediante un proceso hidrotermal con lo cual evitamos el ataque o la modificación de esta por cualquier agente externo.

NOTA: si no mantenemos la temperatura del electrolítico entre 20 y 22º C, se forma la capa anódica, y el exceso de temperatura va cerrando la estructura porosa de la misma, por lo que no penetra ninguna tinta.
El exceso de corriente y la falta de voltaje producen el mismo efecto.

NOTA: la unión de la pieza al conductor de aluminio que la sostiene debe ser muy firme, si no es así este se comienza a oxidar en el punto donde hace contacto y deja de conducir corriente hacia pieza, la cual no se anodiza.

NOTA: la limpieza de las piezas es muy importante para un buen resultado.

SUPERFICIETEMPERATURA ELECTROLITO
TIEMPO VOLTAJE AMPERAJE
0,63 dm2
30º C
30 min.
112,7
1,14 dm2
20º C
40 min.
133,45
0,95 dm2
13º C
25 min.
142,3
1,68 dm2
21º C
60 min.
115,6

A ver si os pongo un esquema concreto del proceso y más fotos.

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David Vila M.
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