O acabamento superficial abrange uma ampla gama de técnicas industriais que desempenham um papel central nos processos posteriores. Estes processos de pós-processamento visam em grande parte modificar a superfície das peças fabricadas, a fim de lhes conferir determinadas propriedades e torná-las mais atrativas.
Hoje, a anodização é um dos processos de tratamento de superfície mais importantes na usinagem CNC de alumínio. A anodização é ideal para o alumínio para melhorar sua resistência à corrosão e qualidades estéticas. A anodização dura melhora ainda mais as propriedades da superfície das peças de alumínio.
Neste artigo você aprenderá tudo o que precisa saber sobre a anodização dura do alumínio e as propriedades da anodização dura. Também explicaremos as diferenças entre a anodização dura e a anodização normal do alumínio.
O que é anodização dura?
A anodização é um processo eletroquímico no qual uma camada de óxido anódico não condutor é formada na superfície de um metal não ferroso, principalmente o alumínio. Este processo torna o alumínio mais durável, decorativo e resistente à corrosão, permitindo sua utilização em diversas peças acabadas em diferentes indústrias de transformação.
A anodização dura, também chamada de anodização de revestimento duro, é uma forma de anodização de alumínio. Mais especificamente, envolve o refino do alumínio formando um denso revestimento anódico de óxido de alumínio na superfície do metal por meio de eletrólise.
Além disso, a anodização dura sincroniza completamente partes do material base de alumínio com o revestimento anódico, criando uma ligação de alta resistência com uma superfície mais espessa.
Além disso, o alumínio anodizado duro melhora certas propriedades dos materiais de alumínio tratado, o que é importante em muitas indústrias. Estes incluem resistência à abrasão e corrosão, dureza superficial, isolamento térmico e elétrico, propriedades de deslizamento e qualidades estéticas.
Anodização dura de alumínio
A anodização dura cria uma camada de óxido controlada nas peças anodizadas. Este processo oferece vantagens significativas, incluindo benefícios económicos e maior vida útil da anodização dura.
Além disso, você pode querer saber como anodizar alumínio. Confira as etapas para anodização dura de alumínio abaixo:
Pré-tratamento
Este é o primeiro passo na anodização do alumínio. O componente de liga de alumínio é suficientemente limpo e desoxidado através da aplicação de uma superfície brilhante ou acetinada. Desta forma, a gordura e a sujeira superficial são removidas.
O acabamento acetinado utiliza gravação leve para criar uma superfície mate uniforme e atraente. Este processo também remove defeitos superficiais do material de alumínio com solução quente de hidróxido de sódio.
O acabamento brilhante envolve o uso de uma mistura concentrada de ácido fosfórico e nítrico para criar uma superfície quase lisa como um espelho. Isso suaviza e limpa a superfície de alumínio.
Processo de anodização dura
Em geral, a anodização dura ocorre através da reação eletroquímica do alumínio com o oxigênio. Além disso, o processo requer o uso de ácido sulfúrico e baixas temperaturas do banho. Você descobrirá que o ácido sulfúrico é o eletrólito mais comum para anodização dura Tipo III (3). Abaixo estão os procedimentos para anodização dura de alumínio:
i.Primeiro, a peça de alumínio é colocada em um rack para fazer o ânodo e depois mergulhada em uma solução de ácido sulfúrico. O banho de ácido sulfúrico contém cerca de 180 a 200 gramas de ácido por litro e pequenas quantidades de partículas de alumínio dissolvidas.
ii. Então as bolhas de ar penetram no ácido. Este movimento da bolha de ar faz circular a solução de ácido sulfúrico.
iii. Além disso, a circulação ajuda a resfriar o ácido sulfúrico a uma temperatura próxima ao congelamento. O oxigênio para a reação de anodização dura, portanto, vem do banho de ácido sulfúrico.
4. O oxigênio então se combina com o alumínio e forma uma película de óxido mensurável. Isso ocorre quando tensões de cerca de 100 volts ou mais são aplicadas a uma densidade de corrente de 24 a 40 amperes por pé quadrado.
v.A corrente é aplicada continuamente até que a espessura de óxido desejada seja formada. As temperaturas de operação no ponto de congelamento da água permanecem entre -2 e 0 °C.
vi. Observe que este revestimento é quimicamente ligado ao substrato para formar a anodização dura.
A espessura da anodização dura varia de 0,0005 a 0,006 polegadas (13 a 150 mícrons), dependendo da liga de alumínio. Além disso, a formação de filmes espessos requer maior tensão e processamento controlado em tanques de resfriamento.
Revestimento duro vs. anodização regular de alumínio: Qual é a diferença?
Em geral, existem três tipos de anodização de alumínio. Estes são:
- Tipo I é anodizado com ácido crômico
- Tipo II é anodização convencional com ácido sulfúrico
- Tipo III é anodização dura
Então, quais são as diferenças entre anodização dura e anodização regular de alumínio?
Confira as diferenças abaixo:
1. Espessura
O alumínio anodizado duro é mais espesso que o alumínio anodizado normal. Consequentemente, esta superfície mais espessa confere ao alumínio anodizado duro um acabamento mais resistente à corrosão e ao desgaste.
Você descobrirá que a anodização dura Tipo III produz espessuras de 13 a 150 mícrons. Em contraste, a anodização Tipo I produz uma camada fina de aproximadamente 2,54 micrômetros de espessura, enquanto o alumínio anodizado Tipo II tem espessuras de 5,08 a 15,24 micrômetros.
2. Selo
Normalmente, o alumínio anodizado duro não é vedado devido à sua superfície mais espessa. Isto aumenta a durabilidade e a resistência ao desgaste do revestimento anodizado duro. Isto reduz a necessidade de selantes na aplicação técnica de anodização dura.
Em contraste, a anodização regular do alumínio é selada para fechar os poros durante a conversão em óxido de alumínio. Este processo de vedação proporciona, portanto, à anodização padrão uma sólida camada protetora contra a corrosão. Além disso, os revestimentos de anodização regulares são menos duráveis e resistentes ao desgaste do que a anodização dura. Portanto, são indicados para peças que precisam ser resistentes à oxidação.
3. Aparência
Você descobrirá que a cor do alumínio após a anodização dura depende principalmente das ligas de alumínio e da espessura do revestimento. Portanto, existem duas classes principais de anodização dura com base na aparência. Estes são:
Classe 1 (sem cor) – Algumas séries de anodização dura assumem uma cor cinza profundo ou preto, enquanto outras parecem mais cinza bronze. Isto significa que este tipo de revestimento incolor geralmente não é decorativo nem uniformemente colorido devido à sua cor escura.
Classe 2 (colorida) – Na maioria dos casos, a cor preta é usada para anodização dura para obter uma aparência atraente e uniforme.
No entanto, você pode colorir a anodização regular como o Tipo II em quase qualquer cor. Assim, você descobrirá que esse tipo de anodização de alumínio pode ser facilmente decorado com aparências adequadas, tornando-o mais atraente.
4. Aplicações
Devido à maior dureza da anodização dura e outras propriedades de superfície aprimoradas, ela é frequentemente usada por projetistas para produtos ou peças que exigem superfícies resistentes ao impacto e ao desgaste. Isso inclui sistemas hidráulicos, utensílios de cozinha, pistões e alguns materiais de construção. O alumínio anodizado comum, por outro lado, é frequentemente usado em peças automotivas e arquitetônicas.
Importância da vedação por anodização dura
A vedação do alumínio anodizado continua essencial. Além disso, ajuda a desobstruir os poros que absorvem sujeira, manchas, óleo e graxa. A presença destas substâncias muitas vezes faz com que o revestimento anodizado fique pegajoso. Portanto, a vedação proporciona uma camada protetora mais forte.
Independentemente disso, há certos fatores que você precisa considerar ao vedar a anodização rígida. Portanto, observe que a aplicação do componente de alumínio anodizado duro determina principalmente a importância da vedação do anodizado duro.
Por exemplo, se você planeja usar principalmente alumínio anodizado duro para peças que precisam ser resistentes ao desgaste ou à abrasão, é melhor deixar o revestimento duro sem vedação. Porque o revestimento duro e espesso mantém sua durabilidade e resistência ao desgaste mesmo sem vedação. Por outro lado, se você estiver usando alumínio anodizado rígido para peças que precisam ser resistentes à corrosão ou uma combinação de resistência à corrosão e ao desgaste, será necessário vedar o acabamento anodizado rígido.
A vedação pode ser feita com água deionizada, dicromato de sódio, politetrafluoretileno (PTFE), acetato de níquel ou uma combinação desses produtos químicos. Geralmente, o selante é aplicado em anodizados rígidos coloridos para evitar a erosão da cor.
Propriedades e características da anodização dura
A anodização dura possui propriedades específicas adequadas para diversas aplicações. Confira algumas das propriedades e características da anodização dura abaixo:
1. Propriedades elétricas
As peças de alumínio anodizado rígido possuem excelente resistência elétrica. Além disso, os revestimentos anódicos possuem excelentes propriedades de isolamento elétrico devido às suas tensões de ruptura. Além disso, a resistência elétrica de um filme anódico típico está entre 1.011 e 1.015 ohms. Portanto, dependendo da liga de alumínio, o revestimento de óxido de alumínio resultante da anodização dura é menos condutor eletricamente.
2. Resistência ao calor
O alumínio anodizado padrão convencional possui boas propriedades de isolamento térmico. No entanto, o alumínio anodizado duro tem uma resistência ao calor muito melhor. Portanto, é adequado para peças onde uma boa dissipação de calor é crucial. Além disso, devido à natureza inerte do revestimento, a anodização dura pode suportar temperaturas mais altas de até 2.000°C no curto prazo.
3. Dureza e resistência ao desgaste
A dureza de um revestimento anodizado duro varia dependendo da liga de alumínio selecionada. A anodização regular com revestimento mais macio tem uma dureza em torno de 200 a 400 HV e, portanto, é adequada para fins decorativos. Por outro lado, um revestimento anodizado duro típico tem uma dureza consistente de cerca de 400 a 600 HV em toda a seção transversal da peça de alumínio. Isto torna os revestimentos duros adequados para aplicações técnicas.
A resistência ao desgaste dos componentes de alumínio anodizado duro também é comparável à do cromo duro e do aço rápido. Isto significa que as camadas anodizadas duras são dez vezes mais resistentes ao desgaste do que as camadas anodizadas convencionais.
4. Resistência à corrosão
A anodização dura pode criar camadas espessas de peças de alumínio anodizado duro, aumentando sua resistência à corrosão. Além disso, a espessura da anodização dura varia dependendo do material de alumínio. Portanto, quanto mais espessa for a película anodizada dura, melhor será a sua capacidade de resistir à oxidação.
5. Cor
Os componentes de alumínio anodizado duro têm cores diferentes dependendo do componente de alumínio e da espessura do revestimento duro. Algumas anodizações duras podem aparecer em cinza escuro ou cinza bronze em sua forma incolor. Além disso, eles também vêm na cor totalmente preta na forma colorida.
Especificações padrão para anodização dura
Abaixo estão algumas das especificações padrão para alumínio anodizado duro:
- MIL-A-8625, Tipo III
- AMS 2469
- ASTM B580, Tipo A
- ISO 10074
- MIL-A-63576 (PTFE selado)
- AMS 2482 (PTFE selado)
Áreas de aplicação de revestimento de anodização dura
A anodização dura é utilizada em diversas indústrias devido à sua durabilidade, facilidade de manutenção e estética. Essas indústrias incluem médica, fabricação de alimentos, militar, fabricação de automóveis, habitação, engenharia elétrica, engenharia mecânica, petroquímica, aviação, robótica, etc.
Mais especificamente, a anodização dura é usada para componentes como pistões, cabeçotes de cilindro, alavancas, placas de aquecimento e isolantes, discos de came, rolos de rolamento, instrumentos cirúrgicos, bicos, válvulas, engrenagens, proteções contra explosão e muito mais.
Concluindo
A anodização dura ainda é um dos processos de acabamento mais importantes do alumínio em muitas indústrias manufatureiras. Além disso, a anodização dura confere propriedades aprimoradas à peça de alumínio tratado, ao mesmo tempo que mantém muitos dos benefícios inerentes ao alumínio.
Embora a anodização dura ofereça várias vantagens, o processo requer fabricação de alta qualidade para obter produtos de alta qualidade.
Perguntas frequentes
Quanto tempo dura o alumínio anodizado duro?
Resumindo, as peças de alumínio anodizado rígido são duráveis e durarão a vida toda. No entanto, os componentes rígidos de alumínio anodizado selados com PTFE (revestimento antiaderente) duram de três a cinco anos à medida que a superfície se desgasta. Portanto, é necessário substituir regularmente utensílios de cozinha anodizados rígidos, como panelas e frigideiras.
Quais selantes podem ser usados para revestimentos duros de alumínio?
Você pode usar vedações como dicromato de sódio, politetrafluoroetileno (PTFE), acetato de níquel e fluoreto de níquel. No entanto, a selagem a quente com acetato de níquel e a selagem a frio com fluoreto de níquel são os principais métodos de tratamento para melhorar a resistência à corrosão dos revestimentos duros de alumínio.
Qual é a espessura do revestimento para revestimentos duros de alumínio?
A espessura do revestimento do alumínio anodizado duro varia dependendo do material de alumínio. Em geral, as camadas naturais de óxido nas superfícies de alumínio têm 2 a 3 nanômetros de espessura. No entanto, a espessura do revestimento pode ser aumentada em até 120 micrômetros por anodização de alumínio duro.
