A anodização Hardcoat é um revestimento de óxido de alumínio denso e uniforme do Tipo III para melhorar a resistência ao desgaste, a resistência adesiva e a durabilidade, além de resistir a danos por corrosão.
Uma camada dura, ou anodização de espessura de anodização dura, é uma camada densa e espessa de óxido de alumínio. Alumínio anodização é classificada em três tipos de anodizaçãoO Tipo I é anodizado com ácido crômico com uma espessura de 0,0001 polegadas. O Tipo II, também chamado de anodização com ácido sulfúrico na América do Norte, é descrito na norma MIL-A-8625 e tem uma espessura de 1 polegada, que varia entre 8 e 25 micrômetros ou 0.00007 a 0001 polegadas. Os padrões para anodização sulfúrica fina são MIL-A-8625 Tipos II e IIB, AMS 2471 (transparente), AMS 2472 (tingido), BS EN ISO 12373/1 (estético) e BS 3987 (construção).
A anodização de terceira camada ou camada dura é mais espessa e tem entre 13 e 150 micrômetros (0.0005 a 0.006 polegadas). Utiliza ácido sulfúrico e a baixa temperatura do banho. Os padrões de anodização sulfúrica espessa são MIL-A-8625, Tipo III; AMS 2469; ASTM B580, Tipo A; ISO 10074; MIL-A-63576; e AMS 2482. A anodização de revestimento duro é aplicada quando as peças são usadas em aplicações onde há probabilidade de desgaste e onde é necessária proteção máxima contra corrosão.
Compreendendo o Hard Coat Anodizado
Anodização de revestimento duro
As formas de anodização dura são uma camada robusta e compacta de óxido de alumínio na superfície das peças de alumínio. Este processo envolve a imersão do alumínio em um banho ácido e a passagem de uma corrente elétrica por ele.
O processo eletrolítico faz com que o alumínio forme sua própria camada anódica sólida e espessa, fortalecendo o revestimento. Enquanto na anodização padrão o processo é feito em baixa tensão e alta temperatura, a Anodização Hard Coat é feita em baixa temperatura e alta tensão e, portanto, a superfície formada é mais rígida, não porosa e mais resistente ao desgaste. Além de melhorar a resistência à abrasão e à corrosão da peça, este método também aumenta a sua dureza. Além disso, permite o uso de corantes, que proporcionam variedade de cores para realçar o aspecto do tecido. (Aprender mais sobre alodina vs anodizar revestimentos)
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Processo de anodização de revestimento duro de alumínio
Peças de alumínio anodizado com revestimento duro
A anodização complexa forma uma camada de óxido controlada nas peças de alumínio. Este processo é econômico e também auxilia no aumento da vida útil do revestimento. Aqui está um resumo do processo de como fazer isso anodizar cores alumínio.
Pré-tratamento
O primeiro processo na anodização do alumínio é o desengorduramento e descalcificação do componente. Isso remove a graxa e outras sujeiras da superfície do elemento. O acabamento acetinado é feito por meio de ataque químico, que produz uma superfície fosca. Emprega hidróxido de sódio quente para limpar a superfície de manchas. O acabamento brilhante emprega ácidos fosfórico e nítrico para dar uma superfície quase espelhada. Este processo refina e purifica a superfície do alumínio.
Esboço do Processo
A anodização de revestimento duro ocorre através da oxidação do metal alumínio com oxigênio. Emprega ácido sulfúrico e baixas temperaturas. Aqui estão as etapas:
- Empilhe a parte de alumínio para fazer o ânodo e coloque no ácido sulfúrico. O banho ácido tem um teor de ácido e alumínio dissolvido de 180 a 200 gramas por litro.
- A solução de ácido sulfúrico é agitada com bolhas de ar.
- A circulação esfria o ácido próximo ao ponto de congelamento ou à temperatura na qual ele se torna mais sólido. O oxigênio para a reação vem do banho de ácido sulfúrico.
- O oxigênio reage com o alumínio para produzir uma camada de óxido resistente alumínio anodizado. Isso ocorre em um nível de tensão de 100 volts ou mais e tem uma densidade de corrente de 24 a 40 A/ft2.
- Continue a aplicação de corrente até que a espessura de óxido necessária seja aumentada. As temperaturas de operação ainda estão entre -2 e 0°C.
- O revestimento é depositado quimicamente no substrato, o que produz a anodização do revestimento duro. As espessuras do anodizado duro variam de 0.0005 a 0.006 polegadas, variando de 13 a 150 mícrons. Filmes mais espessos são feitos com tensões mais altas e usando tanques de refrigeração.
Quais ligas de alumínio são adequadas para acabamento de anodização?
Diferentes graus de liga de alumínio podem ser anodizados com uma camada de barreira dura. Usar alumínio anodizado duro ou não depende mais dos seus requisitos de acabamento do que do tipo de liga. Além disso, as propriedades das ligas variam nos resultados do revestimento. Por exemplo, anodizar ligas de alumínio da série 5000 compromete a resistência ao desgaste, enquanto você pode obter os melhores resultados com as ligas da série 6000.
As ligas comuns para anodização de revestimento duro de alumínio são:
● 5052
● 6061
● 6063
●6082, etc.
Além disso, as cores da anodização dura variam de acordo com os elementos de liga. A tabela abaixo mostra as séries de ligas de alumínio e as cores correspondentes.
| Aluminium Series | Cor após anodização de camada dura |
| 1XXX | Claro com aparência brilhante |
| 2XXX | Amarelado |
| 3XXX | Marrom, pode variar entre as séries |
| 4XXX | Cinza escuro |
| 5XXX | Camada de óxido clara e forte |
| 6XXX | Transparente, proteção superior |
| 7XXX | Limpa e fica marrom se os níveis de zinco estiverem altos |
Quais indústrias usam anodização de revestimento duro?
A anodização com revestimento duro é um dos processos de anodização mais versáteis de várias indústrias. Esta técnica aplica-se principalmente a metais como alumínio, titânio e magnésio, mas a anodização é feita principalmente em alumínio. Transforma as camadas externas desses materiais em uma camada resistente à corrosão, não condutora e, em alguns casos, decorativa. Devido às características de proteção e estética, a anodização com revestimento duro é popular em diversos setores da indústria. Por exemplo, a indústria óptica cria peças altamente resistentes e precisas para ambientes operacionais adversos. Na indústria de defesa, a anodização de revestimento duro fornece ao equipamento militar a proteção e a resistência à corrosão necessárias para funcionar de forma eficaz nos ambientes mais adversos.
Indústria arquitetônica
Na indústria arquitetônica, o alumínio anodizado é utilizado para decoração de exteriores e interiores de edifícios; tem função de proteção e confere ao edifício um aspecto moderno. O setor médico também beneficiará significativamente deste processo, uma vez que garante que os instrumentos médicos utilizados não são apenas anticorrosivos, mas também biocompatíveis e facilmente esterilizáveis.
Indústria aeroespacial
Peças aeroespaciais anodizadas
A anodização de revestimento duro é usada na indústria aeroespacial para aumentar a dureza e as características anticorrosivas das peças, como trens de pouso e peças hidráulicas e estruturais de aeronaves. Esses revestimentos podem suportar as condições mais esperadas durante os voos, proporcionando confiabilidade operacional e segurança duradouras.
Automotiva
Peça automotiva anodizada
Na indústria automotiva, a anodização com revestimento duro é crucial para aumentar o desgaste e a proteção do material dos cilindros, camisas de cilindro e componentes internos do motor. Esse processo aumenta a durabilidade das peças automotivas que estão em contato com atrito e esforços mecânicos; portanto, o desempenho e a confiabilidade do veículo são melhorados.
Instrumentos médicos
Anodização médica de precisão
Os instrumentos médicos são revestidos com anodização de revestimento duro para aumentar sua dureza, anticorrosividade e biocompatibilidade. Este tratamento de superfície ajuda a evitar que equipamentos medicamente sensíveis sejam influenciados por produtos químicos e danificados, para que sejam eficientes e seguros para uso nas instalações.
Peças e hardware de consumo
A anodização com revestimento duro é útil para produtos de consumo e ferragens usadas com frequência, como cilindros hidráulicos e engrenagens. Isso é feito criando uma camada antidesgaste de longa duração nessas peças, o que significa que elas não se desgastam tanto e que a eficiência do equipamento é aprimorada.
Benefícios do acabamento com revestimento duro
Os revestimentos de espessura anodizada dura têm várias vantagens. Alguns benefícios esperados incluem;
- Resistência à Corrosão
Os revestimentos anodizados duros são muito resistentes à corrosão; eles podem facilmente passar em testes severos, como teste de névoa salina de 1000% de 5 horas (ASTM B-117). Isso os torna adequados para aplicações onde serão expostos a condições adversas para durar mais tempo sem enferrujar.
- Dureza:
A microdureza do alumínio anodizado rígido está entre 500 e 530 VPN. Esta dureza é uniforme e não depende da espessura do revestimento; pode atingir o valor de 1.5 mils, o que confere ao material uma medida adequada de dureza e ao mesmo tempo o torna capaz de resistir à abrasão e ao desgaste.
- Resistência ao desgaste
Os revestimentos anodizados duros são dez vezes mais resistentes ao desgaste do que o alumínio anodizado padrão. Isto é bem ilustrado por testes nos quais o alumínio anodizado robusto tem uma taxa de desgaste relativamente baixa em comparação com o aço endurecido com cianeto sob o mesmo processo de abrasão.
- Tolerâncias:
A anodização dura resulta em uma camada de revestimento fina e consistente, que também segue o contorno da peça e pode ser feita com uma tolerância frágil. Isso o torna adequado para uso em peças com formatos complicados, pois proporcionará uma camada e proteção uniformes.
- Resistência ao calor
As áreas revestidas com revestimento anodizado rígido podem tolerar um curto período de tempo em temperaturas de até 2000 graus centígrados. Esta resistência ao calor se deve à natureza não reativa do revestimento. Portanto, pode ser utilizado em aplicações onde o revestimento deva ser exposto a altas temperaturas e funcionar adequadamente.
- Propriedades Elétricas
Os revestimentos anodizados duros têm bom isolamento elétrico e são tão bons quanto o vidro e a porcelana. Esses materiais são conhecidos por possuírem resistividade muito alta; portanto, eles podem ser usados em peças elétricas e em usos onde o isolamento é necessário.
- Propriedades térmicas
Os revestimentos anodizados duros têm baixa condutividade, taxas de expansão e alta emissividade térmica. A abordagem de emissividade de um corpo negro, com espessura e dissipação de calor, é aprimorada sem necessidade de tingimento adicional.
Essas características tornam os revestimentos anodizados duros os mais preferidos pelas indústrias que necessitam de alto desempenho em dureza, desgaste, calor e condutividade elétrica.
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Fatores considerados para anodização eficiente de revestimento duro
Ao decidir pela anodização com revestimento duro, alguns aspectos devem ser considerados, como compatibilidade do material, qualidade do preparo da superfície e, claro, o custo do processo versus as vantagens que ele proporciona.
Seleção do material
A anodização com revestimento duro é mais adequada para substratos de alumínio devido à sua resposta favorável ao processo. Outros tipos de metais que também podem ser anodizados com anodização de revestimento duro são;
- Magnésio
- Titânio
- Aço inoxidável
- Cobre
Esses materiais possuem camadas de óxido natural e alta afinidade com o oxigênio para aumentar a resistência e a resistência à corrosão do metal.
Preparação da superfície
É muito importante ter uma superfície boa e lisa pronta para a anodização. Esta preparação reduz a possibilidade de obter uma espessura de revestimento não uniforme ou má aderência ao revestido, melhorando a eficiência e a aparência da peça.
Eficiência de custo e tempo
Embora a anodização com revestimento duro seja mais cara e demorada em comparação com outros tratamentos de superfície, os benefícios que ela geralmente proporciona compensam os custos. Melhora a resistência e confiabilidade do componente em condições onde está sujeito a altas tensões; portanto, é adequado para uso em aplicações críticas. (Leia mais sobre anodização vs revestimento em pó)
Padrões específicos para anodização de revestimento duro
Aqui estão a anodização dura normas envolvidas no processo de anodização;
- MIL-A-8625, Tipo III: Prescreve padrões de dureza e corrosão em diversos setores da economia.
- AMS 2469: Estabelece especificações técnicas para anodização de ligas de alumínio.
- ASTM B580, Tipo A: Estabelece diretrizes sobre como devem ser feitos revestimentos anódicos em superfícies de alumínio.
- ISO 10074: Fornece padrões globais sobre o processo de acabamento de revestimento duro.
- MIL-A-63576 (PTFE selado): Descreve procedimentos para vedação de PTFE (politetrafluoretileno) para aumentar a lubrificação e as propriedades de desgaste.
- AMS 2482 (PTFE selado): Oferece mais requisitos para vedação de PTFE em superfícies anodizadas para atender às necessidades de aplicações de baixo atrito.
Conclusão
Acabamento de revestimento duro é um dos métodos ideais para fortalecer peças metálicas e sua resistência ao desgaste e à corrosão. Este processo se aplica a muitas indústrias, como a aeroespacial e de instrumentos médicos, porque aumenta a vida útil e a eficiência das peças. Nos casos em que há necessidade de tratamento de superfície dura de peças que serão expostas a condições exigentes, pode-se confiar na anodização com revestimento duro.
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Perguntas Frequentes
Q1. Quanto tempo dura a anodização de revestimento duro?
A durabilidade da anodização com revestimento duro depende de muitos fatores e pode ser relativamente curta ou bastante longa. Dependendo das condições, pode demorar várias décadas. Isso depende das condições ambientais e da quantidade de abrasão que a superfície provavelmente sofrerá. Em ambientes suaves, durará mais tempo. Em condições extremas, pode deteriorar-se mais rapidamente. Isso o torna uma solução de longo prazo para muitas aplicações.
Q2. Quanto tempo leva o processo de anodização de revestimento duro?
O tempo necessário para a anodização do revestimento duro depende dos seguintes fatores: espessura do revestimento, tensão, densidade de corrente e concentração do eletrólito utilizado. A temperatura da água do banho também influencia. Em geral, uma fórmula específica é aplicada para calcular o tempo necessário. Isso faz com que os resultados sejam precisos e consistentes em todos os experimentos conduzidos.
Q3. As superfícies anodizadas com revestimento duro enferrujam?
Não, as superfícies anodizadas com revestimento duro não enferrujam. A ferrugem geralmente ocorre em ferro e aço, enquanto a anodização forma uma camada na superfície do alumínio. Esta camada ajuda a evitar a oxidação que resulta na ferrugem do metal. Portanto, o alumínio anodizado permanece não corrosivo e forte por muito tempo.
Q4. O acabamento Hard Coat é uma solução permanente?
Não, não é permanente, mas fornece proteção durável à superfície do material de alumínio. A camada anodizada não é permanente e pode desgastar-se gradualmente ou ser danificada. Também é influenciado por fatores ambientais dentro ou fora da organização empresarial. No entanto, continua a ser um tratamento duradouro e eficiente durante vários anos. O alumínio exposto desenvolverá naturalmente sua camada de óxido, mas não tão forte quanto a camada dura.
Q5. Os materiais anodizados com revestimento duro são eletricamente condutores?
Não, a camada anodizada não é eletricamente condutora. Embora o metal base seja condutor, a camada anodizada na superfície é uma camada isolante. Isto torna as superfícies anodizadas muito importantes em aplicações onde o isolamento elétrico é necessário.