El anodizado de capa dura es un recubrimiento de óxido de aluminio denso y uniforme de tipo III para mejorar la resistencia al desgaste, la fuerza adhesiva y la durabilidad, y resistir el daño por corrosión.
Una capa dura, o anodizado de espesor anodizado duro, es una capa densa y gruesa de óxido de aluminio. Aluminio anodizado se clasifica en tres tipos de anodizadoEl tipo I es anodizado con ácido crómico con un espesor de 0,0001''. El tipo II, también llamado anodizado con ácido sulfúrico en Norteamérica, se describe en MIL-A-8625 y tiene un espesor de 1. Varía entre 8 y 25 micrómetros o de 0.00007 a 0001''. Los estándares de anodizado sulfúrico delgado son MIL-A-8625 Tipos II y IIB, AMS 2471 (transparente), AMS 2472 (teñido), BS EN ISO 12373/1 (estético) y BS 3987 (construcción).
La tercera capa o anodizado duro es más gruesa y tiene entre 13 y 150 micrómetros (0.0005 a 0.006 pulgadas). Utiliza ácido sulfúrico y la baja temperatura del baño. Los estándares de anodizado sulfúrico grueso son MIL-A-8625, Tipo III; AMS 2469; ASTM B580, Tipo A; Norma ISO 10074; MIL-A-63576; y AMS 2482. El anodizado de capa dura se aplica cuando las piezas se van a utilizar en aplicaciones donde es probable que se desgasten y donde se requiere la máxima protección contra la corrosión.
Entendiendo el anodizado de capa dura
Anodizado de capa dura
Las formas de anodizado duro son una capa resistente y compacta de óxido de aluminio en la superficie de las piezas de aluminio. Este proceso consiste en sumergir el aluminio en un baño ácido y pasar una corriente eléctrica a través de él.
El proceso electrolítico hace que el aluminio forme su propia capa anódica sólida y gruesa, fortaleciendo el recubrimiento. Mientras que en el anodizado estándar el proceso se realiza a bajo voltaje y alta temperatura, el anodizado Hard Coat se realiza a baja temperatura y alto voltaje y, por lo tanto, la superficie formada es más rígida, no porosa y más resistente al desgaste. Además de mejorar la resistencia a la abrasión y la corrosión de la pieza, este método también aumenta su dureza. Además, permite el uso de tintes, que aportan una variedad de colores para realzar la apariencia del tejido. (Aprender más acerca de alodina vs anodizada revestimientos)
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Proceso de anodizado de capa dura de aluminio
Piezas de aluminio anodizado de capa dura.
El anodizado complejo forma una capa de óxido controlada sobre las piezas de aluminio. Este proceso es económico y también ayuda a aumentar la vida útil del recubrimiento. Aquí hay un resumen del proceso sobre cómo anodizar colores aluminio.
Tratamiento previo
El primer proceso en el anodizado de aluminio es desengrasar y desincrustar el componente. Esto elimina la grasa y otra suciedad de la superficie del elemento. El acabado satinado se realiza mediante grabado, que produce una superficie opaca. Emplea hidróxido de sodio caliente para limpiar la superficie de imperfecciones. El acabado brillante emplea ácidos fosfórico y nítrico para dar una superficie casi especular. Este proceso refina y purga la superficie del aluminio.
Esquema del proceso
La anodización de capa dura se produce mediante la oxidación del metal de aluminio con oxígeno. Emplea ácido sulfúrico y bajas temperaturas. Aquí están los pasos:
- Apila la parte de aluminio para hacer el ánodo y ponla en ácido sulfúrico. El baño ácido tiene un contenido de ácido y aluminio disuelto de 180 a 200 gramos por litro.
- La solución de ácido sulfúrico se agita con ayuda de burbujas de aire.
- La circulación enfría el ácido hasta casi el punto de congelación o la temperatura a la que se vuelve más sólido. El oxígeno para la reacción proviene del baño de ácido sulfúrico.
- El oxígeno reacciona con el aluminio para producir una capa de óxido resistente. aluminio anodizado. Esto ocurre a un nivel de voltaje de 100 voltios o más y tiene una densidad de corriente de 24 a 40 A/pie2.
- Continúe la aplicación de corriente hasta que crezca el espesor de óxido requerido. Las temperaturas de funcionamiento siguen estando entre -2 y 0°C.
- El recubrimiento se deposita químicamente sobre el sustrato, lo que produce la anodización de la capa dura. Los espesores del anodizado duro varían de 0.0005 a 0.006 pulgadas, con un rango de 13 a 150 micrones. Las películas más gruesas se fabrican con mayor voltaje y utilizando tanques de refrigeración.
¿Qué aleaciones de aluminio son adecuadas para el acabado anodizado?
Se pueden anodizar distintos grados de aleación de aluminio con una capa de barrera dura. La decisión de utilizar o no aluminio anodizado duro depende más de los requisitos de acabado que del tipo de aleación. Además, las propiedades de las aleaciones varían en los resultados del recubrimiento. Por ejemplo, anodizar las aleaciones de aluminio de la serie 5000 compromete la resistencia al desgaste, mientras que se pueden obtener los mejores resultados con las aleaciones de la serie 6000.
Las aleaciones comunes para el anodizado de capa dura de aluminio son:
● 5052
● 6061
● 6063
●6082, etc.
Además, los colores del anodizado duro varían según los elementos de aleación. La siguiente tabla muestra las series de aleación de aluminio y sus colores correspondientes.
| Serie de aluminio | Color después del anodizado de capa dura |
| 1XXX | Transparente con aspecto brillante. |
| 2XXX | amarillento |
| 3XXX | Marrón, puede variar entre grados. |
| 4XXX | Gris oscuro |
| 5XXX | Capa de óxido clara y fuerte |
| 6XXX | Transparente, protección superior |
| 7XXX | Transparente y se vuelve marrón si los niveles de zinc son altos. |
¿Qué industrias utilizan anodizado de capa dura?
El anodizado de capa dura es uno de los procesos de anodizado más versátiles de varias industrias. Esta técnica se aplica principalmente a metales como el aluminio, el titanio y el magnesio, pero el anodizado se realiza principalmente en aluminio. Transforma las capas externas de estos materiales en una capa resistente a la corrosión, no conductora y, en algunos casos, decorativa. Debido a sus características estéticas y de protección, el anodizado de capa dura es popular en diferentes sectores industriales. Por ejemplo, la industria óptica crea piezas altamente resistentes y precisas para entornos operativos hostiles. En la industria de defensa, el anodizado de capa dura proporciona a los equipos militares la protección y la resistencia a la corrosión necesarias para funcionar eficazmente en los entornos más hostiles.
industria arquitectónica
En la industria arquitectónica, el aluminio anodizado se utiliza para la decoración exterior e interior de edificios; Tiene una función de protección y le da al edificio un aspecto moderno. El sector médico también se beneficiará significativamente de este proceso, ya que garantiza que los instrumentos médicos utilizados no sólo sean anticorrosivos sino también biocompatibles y fácilmente esterilizables.
Aeroespacial
Piezas aeroespaciales anodizadas
El anodizado de capa dura se utiliza en la industria aeroespacial para aumentar la dureza y las características anticorrosivas de las piezas, como trenes de aterrizaje y piezas hidráulicas y estructurales de aeronaves. Estos recubrimientos pueden soportar las condiciones más esperadas durante los vuelos, proporcionando confiabilidad operativa y seguridad duraderas.
Motorium
Pieza de automóvil anodizada
En la industria automotriz, el anodizado de capa dura es crucial para aumentar el desgaste y la protección del material de los cilindros, las camisas de los cilindros y los componentes interiores del motor. Este proceso aumenta la durabilidad de las piezas automotrices que están en contacto con la fricción y el estrés mecánico; por lo tanto, se mejoran el rendimiento y la confiabilidad del vehículo.
Instrumentos medicos
Anodizado médico de precisión
Los instrumentos médicos están recubiertos con una capa dura de anodizado para aumentar su dureza, anticorrosividad y biocompatibilidad. Este tratamiento de superficie ayuda a evitar que los equipos médicamente sensibles se vean influenciados por productos químicos y se dañen para que su uso sea eficiente y seguro en las instalaciones.
Piezas y hardware de consumo
El anodizado de capa dura es útil para productos de consumo y hardware de uso frecuente, como cilindros y engranajes hidráulicos. Lo hace creando una capa antidesgaste de larga duración sobre estas piezas, lo que implica que no se desgastan tanto y se mejora la eficiencia del equipo.
Beneficios del acabado de capa dura
Los recubrimientos de espesor anodizado duro tienen varias ventajas. Algunos beneficios esperados incluyen;
- Resistencia a la Corrosión:
Los revestimientos anodizados duros son muy resistentes a la corrosión; pueden pasar fácilmente pruebas severas como la prueba de niebla salina al 1000% de 5 horas (ASTM B-117). Esto los hace adecuados para aplicaciones en las que estarán expuestos a condiciones duras para que duren más sin oxidarse.
- Dureza
La microdureza del aluminio anodizado duro está entre 500 y 530 VPN. Esta dureza es uniforme y no depende del espesor del recubrimiento; puede alcanzar un valor de 1.5 mils, lo que proporciona al material una medida adecuada de dureza y al mismo tiempo lo hace capaz de resistir la abrasión y el desgaste.
- Resistencia al desgaste
Los revestimientos anodizados duros son diez veces más resistentes al desgaste que el aluminio anodizado estándar. Esto queda bien ilustrado por pruebas en las que el aluminio anodizado resistente tiene una tasa de desgaste relativamente baja en comparación con el acero endurecido con cianuro bajo el mismo proceso de abrasión.
- Tolerancias
El anodizado duro da como resultado una capa de recubrimiento delgada y consistente, que también sigue el contorno de la pieza y puede fabricarse con una tolerancia frágil. Esto lo hace adecuado para su uso en piezas que tienen formas complicadas porque dará una capa uniforme y un escudo.
- Resistencia al calor
Las áreas recubiertas con una capa anodizada dura pueden tolerar un corto período de tiempo a temperaturas de hasta 2000 grados centígrados. Esta resistencia al calor se debe a la naturaleza no reactiva del recubrimiento. Por lo tanto, se puede utilizar en aplicaciones donde el recubrimiento debe estar expuesto a altas temperaturas y funcionar correctamente.
- Propiedades Eléctricas
Los revestimientos anodizados duros tienen un buen aislamiento eléctrico y son tan buenos como el vidrio y la porcelana. Estos materiales son famosos por tener una resistividad muy alta; por lo tanto, se pueden utilizar en piezas eléctricas y usos donde se requiera aislamiento.
- Propiedades termales
Los recubrimientos anodizados duros tienen baja conductividad, tasas de expansión y alta emisividad térmica. El enfoque de emisividad de un cuerpo negro, con espesor y disipación de calor, se mejora sin necesidad de teñir más.
Estas características hacen que los recubrimientos anodizados duros sean los más preferidos por las industrias que necesitan un alto rendimiento en dureza, desgaste, calor y conductividad eléctrica.
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Factores considerados para una anodización eficiente de capas duras
A la hora de decidirse por el anodizado de capa dura se deben considerar algunos aspectos como la compatibilidad del material, la calidad de la preparación de la superficie y, por supuesto, el coste del proceso frente a las ventajas que proporciona.
Selección de Materiales
El anodizado de capa dura es más adecuado para sustratos de aluminio debido a su respuesta favorable al proceso. Otros tipos de metales que también se pueden anodizar utilizando el anodizado de capa dura son;
- Magnesio
- Titanium
- Acero inoxidable
- Cobre
Estos materiales tienen capas de óxido natural y una alta afinidad con el oxígeno para mejorar la resistencia y la resistencia a la corrosión del metal.
Preparación de la superficie
Es muy importante tener una superficie buena y lisa lista para realizar la anodización. Esta preparación reduce la posibilidad de lograr un espesor de recubrimiento no uniforme o una mala unión al recubierto, mejorando la eficiencia y apariencia de la pieza.
Eficiencia de costo y tiempo
Aunque el anodizado de capa dura es más costoso y requiere más tiempo en comparación con otros tratamientos de superficie, los beneficios que generalmente proporciona compensan los costos. Mejora la resistencia y confiabilidad del componente en condiciones donde está sometido a altos esfuerzos; por lo tanto, es adecuado para su uso en aplicaciones críticas. (Leer más sobre anodizado vs recubrimiento en polvo)
Normas específicas para anodizado de capas duras
Aquí están los anodizados duros. estándares involucrados en el proceso de anodizado;
- MIL-A-8625, Tipo III: Prescribe estándares de dureza y corrosión en diferentes sectores de la economía.
- AM 2469: Establece especificaciones técnicas para el anodizado de aleaciones de aluminio.
- ASTM B580, Tipo A: Establece pautas sobre cómo se deben realizar recubrimientos anódicos en superficies de aluminio.
- ISO 10074: Proporciona estándares globales sobre el proceso de acabado de capas duras.
- MIL-A-63576 (PTFE sellado): Describe los procedimientos para sellar PTFE (politetrafluoroetileno) para aumentar la lubricidad y las propiedades de desgaste.
- AMS 2482 (PTFE sellado): Ofrece más requisitos para el sellado de PTFE en superficies anodizadas para satisfacer las necesidades de aplicaciones de baja fricción.
Conclusión
Acabado de capa dura es uno de los métodos óptimos para fortalecer las piezas metálicas y su resistencia al desgaste y la corrosión. Este proceso se aplica a muchas industrias, como la aeroespacial y la de instrumentos médicos, porque aumenta la vida útil y la eficiencia de las piezas. En los casos en los que sea necesario un tratamiento superficial duro de piezas que estarán expuestas a condiciones exigentes, se puede confiar en el anodizado de capa dura.
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Preguntas Frecuentes
P1. ¿Cuánto dura el anodizado de capa dura?
La durabilidad del anodizado con capa dura depende de muchos factores y puede ser relativamente corta o bastante larga. Dependiendo de las condiciones, pueden pasar varias décadas. Esto depende de las condiciones ambientales y de la cantidad de abrasión que probablemente sufrirá la superficie. En ambientes suaves, durará más. En condiciones extremas, puede deteriorarse más rápido. Esto lo convierte en una solución a largo plazo para muchas aplicaciones.
P2. ¿Cuánto tiempo lleva el proceso de anodizado de capa dura?
El tiempo necesario para el anodizado de la capa dura depende de los siguientes factores: el espesor del recubrimiento, el voltaje, la densidad de corriente y la concentración del electrolito utilizado. También influye la temperatura del agua del baño. En general, se aplica una fórmula específica para calcular el tiempo necesario. Esto hace que los resultados sean precisos y consistentes en cada experimento que se realiza.
P3. ¿Se oxidan las superficies anodizadas de capa dura?
No, las superficies anodizadas de capa dura no se oxidan. El óxido suele aparecer en el hierro y el acero, mientras que el anodizado forma una capa en la superficie del aluminio. Esta capa ayuda a evitar la oxidación que provoca la oxidación del metal. Por lo tanto, el aluminio anodizado permanece resistente y no corrosivo durante mucho tiempo.
P4. ¿Es el acabado de capa dura una solución permanente?
No, no es permanente, pero brinda protección duradera a la superficie del material de aluminio. La capa anodizada no es permanente y puede desgastarse o dañarse gradualmente. También está influenciado por factores ambientales dentro o fuera de la organización empresarial. Sin embargo, sigue siendo un tratamiento eficaz y duradero durante varios años. El aluminio expuesto desarrollará naturalmente su capa de óxido, pero no tan fuerte como la capa dura.
P5. ¿Son los materiales anodizados de capa dura eléctricamente conductores?
No, la capa anodizada no es conductora de electricidad. Aunque el metal base es conductor, la capa anodizada de la superficie es una capa aislante. Esto hace que las superficies anodizadas sean muy importantes en aplicaciones donde se requiere aislamiento eléctrico.