L'anodizzazione del rivestimento duro è un rivestimento di ossido di alluminio denso e uniforme di tipo III per migliorare la resistenza all'usura, la forza adesiva, la durata e resistere ai danni da corrosione.
Un rivestimento duro, o anodizzazione a spessore di anodizzazione dura, è uno strato denso e spesso di ossido di alluminio. Alluminio anodizzazione è classificato in tre tipi di anodizzazioneIl tipo I è anodizzato con acido cromico con uno spessore di 0,0001''. Il tipo II, chiamato anche anodizzazione con acido solforico in Nord America, è descritto nella norma MIL-A-8625 e ha uno spessore di 1''. Varia tra 8 e 25 micrometri, ovvero da 0.00007 a 0001''. Gli standard per l'anodizzazione sottile con acido solforico sono MIL-A-8625 tipi II e IIB, AMS 2471 (trasparente), AMS 2472 (colorato), BS EN ISO 12373/1 (estetico) e BS 3987 (edilizia).
Il terzo strato di anodizzazione, o rivestimento duro, è più spesso e varia da 13 a 150 micrometri (da 0.0005 a 0.006 pollici). Utilizza l'acido solforico e la bassa temperatura del bagno. Gli standard di anodizzazione solforica spessa sono MIL-A-8625, Tipo III; AME 2469; ASTM B580, Tipo A; ISO10074; MIL-A-63576; e AMS 2482. L'anodizzazione dura viene applicata quando le parti devono essere utilizzate in applicazioni in cui è probabile che si usurino e dove è richiesta la massima protezione contro la corrosione.
Comprendere il rivestimento duro anodizzato
Anodizzazione a rivestimento duro
I moduli di anodizzazione dura sono uno strato robusto e compatto di ossido di alluminio sulla superficie delle parti in alluminio. Questo processo prevede l'immersione dell'alluminio in un bagno acido e il passaggio di corrente elettrica attraverso di esso.
Il processo elettrolitico fa sì che l'alluminio formi un proprio strato anodico solido e spesso, rinforzando il rivestimento. Mentre nell'anodizzazione standard, il processo viene eseguito a bassa tensione e alta temperatura, l'anodizzazione con rivestimento duro viene eseguita a bassa temperatura e alta tensione e, pertanto, la superficie formata è più rigida, non porosa e più resistente all'usura. Oltre a migliorare la resistenza all'abrasione e alla corrosione del pezzo, questo metodo ne aumenta anche la durezza. Inoltre, consente l'uso di coloranti, che forniscono una varietà di colori per migliorare l'aspetto del tessuto. (Impara di più riguardo alodine vs anodizzato rivestimenti)
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Processo di anodizzazione del rivestimento duro dell'alluminio
Parti in alluminio anodizzato con rivestimento duro
L'anodizzazione complessa forma uno strato di ossido controllato sulle parti in alluminio. Questo processo è economico e aiuta anche ad aumentare la durata del rivestimento. Ecco una breve procedura su come è difficile anodizzare i colori alluminio.
Pretrattamento
Il primo processo nell'anodizzazione dell'alluminio è lo sgrassaggio e la disincrostazione del componente. Questo lava via il grasso e altro sporco dalla superficie dell'elemento. La satinatura avviene tramite acquaforte, che produce una superficie opaca. Utilizza idrossido di sodio caldo per pulire la superficie dalle imperfezioni. La finitura lucida utilizza acidi fosforici e nitrici per conferire una superficie quasi a specchio. Questo processo affina e spurga la superficie dell'alluminio.
Schema di processo
L'anodizzazione del rivestimento duro avviene attraverso l'ossidazione del metallo alluminio con ossigeno. Impiega acido solforico e basse temperature. Ecco i passaggi:
- Impila la parte in alluminio per realizzare l'anodo e immergila nell'acido solforico. Il bagno acido ha un contenuto di acido e alluminio disciolto compreso tra 180 e 200 grammi per litro.
- La soluzione di acido solforico viene agitata con l'aiuto di bolle d'aria.
- La circolazione raffredda l'acido fino al punto di congelamento o alla temperatura alla quale diventa più solido. L'ossigeno per la reazione proviene dal bagno di acido solforico.
- L'ossigeno reagisce con l'alluminio per produrre uno strato di ossido robusto alluminio anodizzato. Ciò si verifica a un livello di tensione pari o superiore a 100 volt e ha una densità di corrente compresa tra 24 e 40 A/ft2.
- Continuare l'applicazione della corrente finché non viene raggiunto lo spessore di ossido richiesto. Le temperature di esercizio sono ancora comprese tra -2 e 0°C.
- Il rivestimento viene depositato chimicamente sul substrato, che produce l'anodizzazione del rivestimento duro. Gli spessori dell'anodizzazione dura variano da 0.0005 a 0.006 pollici, da 13 a 150 micron. I film più spessi sono realizzati con una tensione più elevata e utilizzando serbatoi di refrigerazione.
Quali leghe di alluminio sono adatte alla finitura anodizzata?
Diversi gradi di lega di alluminio possono essere anodizzati con uno strato barriera duro. Se usare o meno alluminio anodizzato duro dipende più dai requisiti di finitura che dal tipo di lega. Inoltre, le proprietà delle leghe variano nei risultati del rivestimento. Ad esempio, l'anodizzazione delle leghe di alluminio serie 5000 compromette la resistenza all'usura, mentre è possibile ottenere i risultati migliori con le leghe serie 6000.
Le leghe più comuni per l'anodizzazione dura dell'alluminio sono:
● 5052
● 6061
● 6063
●6082, ecc.
Inoltre, i colori dell'anodizzazione dura variano a seconda degli elementi di lega. La tabella seguente mostra le serie di leghe di alluminio e i colori corrispondenti.
| Serie in alluminio | Colore dopo anodizzazione dura |
| 1XXX | Chiaro con aspetto lucido |
| 2XXX | Giallastro |
| 3XXX | Marrone, potrebbe variare tra i gradi |
| 4XXX | Grigio scuro |
| 5XXX | Strato di ossido chiaro e resistente |
| 6XXX | Trasparente, protezione superiore |
| 7XXX | Chiaro e diventa marrone se i livelli di zinco sono alti |
Quali industrie utilizzano l’anodizzazione a rivestimento duro?
L'anodizzazione con rivestimento duro è uno dei processi di anodizzazione più versatili di vari settori. Questa tecnica si applica principalmente a metalli come alluminio, titanio e magnesio, ma l'anodizzazione viene eseguita principalmente sull'alluminio. Trasforma gli strati esterni di questi materiali in uno strato resistente alla corrosione, non conduttivo e, in alcuni casi, decorativo. Grazie alle caratteristiche protettive ed estetiche, l'anodizzazione del rivestimento duro è popolare in diversi settori industriali. Ad esempio, l'industria ottica crea parti altamente resistenti e precise per ambienti operativi difficili. Nel settore della difesa, l'anodizzazione del rivestimento duro fornisce alle apparecchiature militari la protezione e la resistenza alla corrosione necessarie per funzionare efficacemente negli ambienti più difficili.
Industria architettonica
Nel settore architettonico, l'alluminio anodizzato viene utilizzato per la decorazione di esterni ed interni di edifici; ha una funzione di protezione e conferisce all'edificio un aspetto moderno. Anche il settore medico trarrà notevoli benefici da questo processo poiché garantisce che gli strumenti medici utilizzati non siano solo anticorrosivi ma anche biocompatibili e facilmente sterilizzabili.
Aeronautico
Parti aerospaziali anodizzate
L'anodizzazione a rivestimento duro viene utilizzata nell'industria aerospaziale per aumentare la durezza e le caratteristiche anticorrosive delle parti, come i carrelli di atterraggio e le parti idrauliche e strutturali degli aerei. Questi rivestimenti possono resistere alle condizioni più probabili durante i voli, garantendo affidabilità operativa e sicurezza durature.
Automotive
Parte automobilistica anodizzata
Nell'industria automobilistica, l'anodizzazione dura è fondamentale per aumentare l'usura e la protezione del materiale dei cilindri, delle canne dei cilindri e dei componenti interni del motore. Questo processo aumenta la durata delle parti automobilistiche che sono a contatto con attrito e sollecitazioni meccaniche; pertanto, le prestazioni e l'affidabilità del veicolo risultano migliorate.
Strumenti medici
Anodizzazione medicale di precisione
Gli strumenti medici sono rivestiti con anodizzazione a rivestimento duro per aumentarne la durezza, l'anticorrosività e la biocompatibilità. Questo trattamento superficiale aiuta a prevenire che le apparecchiature mediche sensibili vengano influenzate da sostanze chimiche e danneggiate, in modo che siano efficienti e sicure da utilizzare nelle strutture.
Parti di consumo e hardware
L'anodizzazione con rivestimento duro è utile per i prodotti di consumo e l'hardware di uso frequente, come cilindri idraulici e ingranaggi. Lo fa creando uno strato antiusura a lunga durata su queste parti, il che significa che non si usurano così tanto e che l'efficienza dell'attrezzatura viene migliorata.
Vantaggi della finitura con rivestimento duro
I rivestimenti a spessore anodizzato duro presentano vari vantaggi. Alcuni vantaggi attesi includono;
- Resistenza alla Corrosione
I rivestimenti anodizzati duri sono molto resistenti alla corrosione; possono facilmente superare test severi come il test in nebbia salina al 1000% per 5 ore (ASTM B-117). Ciò li rende adatti per applicazioni in cui saranno esposti a condizioni difficili per durare più a lungo senza arrugginire.
- Durezza
La microdurezza dell'alluminio anodizzato duro è compresa tra 500 e 530 VPN. Questa durezza è uniforme e non dipende dallo spessore del rivestimento; può raggiungere il valore di 1.5 mil, che conferisce al materiale un'adeguata misura di durezza e contemporaneamente lo rende capace di resistere all'abrasione e all'usura.
- Resistenza all'usura
I rivestimenti anodizzati duri sono dieci volte più resistenti all'usura rispetto all'alluminio anodizzato standard. Ciò è ben illustrato dai test in cui il robusto alluminio anodizzato ha un tasso di usura relativamente basso rispetto all'acciaio cementato al cianuro sottoposto allo stesso processo di abrasione.
- Tolleranze
L'anodizzazione dura produce uno strato di rivestimento sottile e consistente, che segue anche il contorno della parte e può essere realizzato con una tolleranza fragile. Ciò lo rende adatto all'uso in parti con forme complicate perché fornirà uno strato e una protezione uniformi.
- Resistenza al calore
Le aree rivestite con rivestimento anodizzato duro possono tollerare per breve tempo temperature fino a 2000 gradi centigradi. Questa resistenza al calore è dovuta alla natura non reattiva del rivestimento. Pertanto, può essere utilizzato in applicazioni in cui il rivestimento deve essere esposto a temperature elevate e funzionare correttamente.
- Proprietà elettriche
I rivestimenti anodizzati duri hanno un buon isolamento elettrico e sono buoni quanto il vetro e la porcellana. Questi materiali sono rinomati per avere una resistività molto elevata; pertanto possono essere utilizzati nelle parti elettriche e negli usi dove è richiesto l'isolamento.
- Proprietà termali
I rivestimenti anodizzati duri hanno bassa conduttività, tassi di espansione ed elevata emissività termica. L'approccio emissivo di un corpo nero, con spessore e dissipazione del calore, viene migliorato senza bisogno di ulteriore tintura.
Queste caratteristiche rendono i rivestimenti anodizzati duri i preferiti dalle industrie che necessitano di prestazioni elevate in termini di durezza, usura, calore e conduttività elettrica.
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Fattori considerati per un’efficace anodizzazione del rivestimento duro
Quando si decide sull'anodizzazione del rivestimento duro, è necessario considerare alcuni aspetti, come la compatibilità del materiale, la qualità della preparazione della superficie e, ovviamente, il costo del processo rispetto ai vantaggi che offre.
Selezione del Materiale
L'anodizzazione con rivestimento duro è più adatta per i substrati di alluminio a causa della loro risposta favorevole al processo. Altri tipi di metalli che possono essere anodizzati utilizzando l'anodizzazione a rivestimento duro sono;
- Magnesio
- Titanio
- Acciaio inossidabile
- Rame
Questi materiali hanno strati di ossido naturale e un'elevata affinità con l'ossigeno per migliorare la robustezza e la resistenza alla corrosione del metallo.
Preparazione della superficie
È molto importante avere una superficie buona e liscia pronta per l'esecuzione dell'anodizzazione. Questa preparazione riduce la possibilità di ottenere uno spessore del rivestimento non uniforme o una scarsa adesione al rivestimento, migliorando l'efficienza e l'aspetto del pezzo.
Efficienza in termini di costi e tempi
Sebbene l’anodizzazione del rivestimento duro sia più costosa e dispendiosa in termini di tempo rispetto ad altri trattamenti superficiali, i vantaggi che solitamente offre compensano i costi. Migliora la resistenza e l'affidabilità del componente in condizioni in cui è sottoposto a stress elevati; pertanto, è adatto per l'uso in applicazioni critiche. (Leggi di più su anodizzazione vs verniciatura a polvere)
Norme specifiche per l'anodizzazione a rivestimento duro
Ecco l'anodizzazione dura standard coinvolti nel processo di anodizzazione;
- MIL-A-8625, Tipo III: Prescrive standard di durezza e corrosione in diversi settori dell'economia.
- AME 2469: Stabilisce le specifiche tecniche per l'anodizzazione delle leghe di alluminio.
- ASTM B580, Tipo A: Stabilisce le linee guida su come eseguire i rivestimenti anodici sulle superfici in alluminio.
- ISO10074: Fornisce standard globali sul processo di finitura del rivestimento duro.
- MIL-A-63576 (sigillato in PTFE): Descrive le procedure per sigillare il PTFE (politetrafluoroetilene) per aumentare le proprietà lubrificanti e antiusura.
- AMS 2482 (sigillato in PTFE): Offre più requisiti per la tenuta in PTFE su superfici anodizzate per soddisfare le esigenze delle applicazioni a basso attrito.
Conclusione
Finitura a rivestimento duro è uno dei metodi ottimali per rinforzare le parti metalliche e la loro resistenza all'usura e alla corrosione. Questo processo si applica a molti settori, come quello aerospaziale e degli strumenti medici, perché aumenta la durata e l'efficienza delle parti. Nei casi in cui è necessario un trattamento superficiale duro delle parti che saranno esposte a condizioni difficili, si può fare affidamento sull'anodizzazione del rivestimento duro.
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DOMANDE FREQUENTI
Q1. Quanto dura l'anodizzazione del rivestimento duro?
La durata dell'anodizzazione con rivestimento duro dipende da molti fattori e può essere relativamente breve o piuttosto lunga. A seconda delle condizioni, potrebbero essere necessari diversi decenni. Ciò dipende dalle condizioni ambientali e dalla quantità di abrasione che la superficie sarà probabilmente sottoposta. In ambienti delicati, durerà più a lungo. In condizioni estreme, potrebbe deteriorarsi più velocemente. Ciò lo rende una soluzione a lungo termine per molte applicazioni.
Q2. Quanto tempo richiede il processo di anodizzazione del rivestimento duro?
Il tempo necessario per l'anodizzazione del rivestimento duro dipende dai seguenti fattori: spessore del rivestimento, tensione, densità di corrente e concentrazione dell'elettrolita utilizzato. Anche la temperatura dell'acqua del bagno influisce su questo. In generale, viene applicata una formula specifica per calcolare il tempo richiesto. Ciò rende i risultati accurati e coerenti in ogni esperimento condotto.
Q3. Le superfici anodizzate con rivestimento duro arrugginiscono?
No, le superfici anodizzate con rivestimento duro non arrugginiscono. La ruggine di solito si verifica nel ferro e nell'acciaio, mentre l'anodizzazione forma uno strato sulla superficie dell'alluminio. Questo strato aiuta a evitare l'ossidazione che provoca la ruggine del metallo. Pertanto, l'alluminio anodizzato rimane resistente e non corrosivo per lungo tempo.
Q4. La finitura a rivestimento duro è una soluzione permanente?
No, non è permanente, ma fornisce una protezione duratura alla superficie del materiale in alluminio. Lo strato anodizzato non è permanente e può gradualmente consumarsi o danneggiarsi. È anche influenzato da fattori ambientali interni o esterni all'organizzazione aziendale. Tuttavia, rimane un trattamento duraturo ed efficace per diversi anni. L'alluminio esposto svilupperà naturalmente il suo strato di ossido ma non sarà così resistente come il rivestimento duro.
Q5. I materiali anodizzati con rivestimento duro sono elettricamente conduttivi?
No, lo strato anodizzato non è elettricamente conduttivo. Anche se il metallo base è conduttivo, lo strato anodizzato sulla superficie è uno strato isolante. Ciò rende le superfici anodizzate molto importanti nelle applicazioni in cui è richiesto l'isolamento elettrico.