Anodização de alumínio fundido sob pressão: Técnicas, desafios e aplicações

A anodização do alumínio fundido é um processo fundamental de acabamento de metal que aumenta a durabilidade, a proteção contra corrosão e a aparência dos produtos de alumínio extraídos por meio de fundição sob pressão. Com as demandas cada vez maiores do setor para produzir componentes mais leves e de alta resistência para tudo, desde peças de automóveis até carcaças de eletrônicos, suas propriedades de superfície se tornaram um dos aspectos mais importantes a serem adicionados.

O que está por trás do processo de anodização é uma camada de óxido controlada que se forma na superfície do alumínio por meio de uma técnica de eletroquímica. Embora o método tenha sido completamente desenvolvido com relação ao alumínio puro, seu uso com a liga criada na fundição sob pressão tem dificuldades específicas associadas a ele devido à inclusão de outros elementos, como silício e zinco. Isso traz à mente dos fabricantes a questão de saber se é possível anodizar o alumínio fundido sem sacrificar a qualidade e a aparência.

Para atingir níveis de desempenho em condições severas, uma combinação das técnicas será usada por alguns setores que hoje são chamados de fundição sob pressão de liga de alumínio, revestimento e anodização. A técnica é uma combinação da força da galvanoplastia e da anodização, apresentando, portanto, melhor dureza superficial, condutividade e resistência à corrosão.

Este artigo apresenta a ciência, as técnicas e as diferenças na anodização de alumínio fundido, a fim de fornecer um quadro completo aos engenheiros, projetistas e fabricantes que desejam usar uma tecnologia de acabamento de superfície confiável e duradoura.

O que é alumínio fundido?

A fundição sob pressão consiste em pressionar o metal fundido em uma cavidade do molde sob alta pressão. O alumínio é leve e resistente, o que o torna um material eficaz para a fabricação de peças duráveis com alta precisão dimensional. No entanto, devido a algumas impurezas e porosidades encontradas no processo, os procedimentos de acabamento de superfície, como a anodização do alumínio fundido, tornam-se complexos.

Também é comum adicionar silício e outros aditivos às ligas de alumínio fundidas sob pressão para melhorar a fluidez e outras propriedades mecânicas. No entanto, isso complica o trabalho de tratamento de superfície, pois esses mesmos aditivos atrapalham o processo de anodização. 

A ciência da anodização

A anodização é um tratamento eletroquímico para fortalecer e engrossar a película de óxido que ocorre naturalmente no metal e o torna mais duro. O método aumentará a vida útil/durabilidade, a resistência à corrosão e a aparência. O acabamento anodizado no alumínio tem uma estrutura porosa que é perfeita para absorver corantes e selantes selados, o que proporciona boas aplicações decorativas e funcionais.

A dificuldade de anodizar o alumínio fundido está em sua composição. As ligas com alto teor de silício não anodizam bem, o que pode resultar em um acabamento manchado ou em uma menor resistência à corrosão. Portanto, a composição da liga é importante para obter um acabamento anodizado bem-sucedido.

O que é um alumínio fundido com anodização?

Anodização de alumínio fundido. A anodização de alumínio fundido é o tratamento eletroquímico de peças de alumínio fundido para produzir uma camada permanente, protetora e frequentemente decorativa de óxido resistente à corrosão na superfície. A técnica é útil, especialmente em áreas que exigem proteção contra corrosão, aumento da dureza da superfície e um efeito estético limitado.

No processo conhecido como anodização de alumínio fundido, a peça de alumínio é inserida em um banho eletrolítico de ácido, geralmente ácido sulfúrico, e nele é gerada uma corrente elétrica. Isso leva à oxidação da superfície do alumínio para produzir uma película de óxido, que é controlada e uniforme. No entanto, o processo pode ser complicado, dada a composição específica do alumínio fundido, que geralmente contém alto teor de silício e outros componentes de liga.

No entanto, as indústrias continuam investindo em tecnologias que ajudam a maximizar a qualidade da anodização do alumínio fundido sob pressão. A preparação final do acabamento anodizado é realizada por meio de métodos de preparação de superfície, como polimento, ataque ácido e esmagamento para remover os contaminantes.

A lista de itens em que a anodização de alumínio fundido é usada e utilizada é longa, incluindo peças automotivas, eletrônicos de consumo e muitos outros, seja para servir a algum propósito funcional ou como ornamento. Sua capacidade de aumentar a vida útil das peças, bem como sua vulnerabilidade à degradação ambiental, faz dela uma técnica de tratamento de superfície vital no setor de fabricação contemporâneo.

Processo

O processo de anodização de alumínio fundido consiste em várias etapas importantes que devem ser seguidas para obter um acabamento bom, uniforme e de qualidade, embora esse seja um processo desafiador devido a fatores que envolvem o uso de metais fundidos. Todas as etapas devem ser bem reguladas para enfrentar desafios como a porosidade da superfície e a inconsistência das ligas.

1. Limpeza e desengorduramento

Tinta, graxa e óleo aderem à superfície e precisam ser removidos antes da anodização por meio de limpeza. Isso fará com que o processo de formação do óxido sobre a superfície do material seja uniforme durante todo o processo de anodização do alumínio fundido sob pressão.

2. Gravura e remoção de fragmentos

Em seguida, a camada externa é removida, deixando uma superfície metálica limpa por meio de ataque químico com uma solução alcalina. Em seguida, é realizado um processo de desmutting para remover os resíduos deixados pelos elementos de liga, uma ocorrência comum na anodização de alumínio fundido sob pressão.

3. Anodização (oxidação eletrolítica)

O componente é imerso em uma solução eletrolítica, normalmente ácido sulfúrico, e fixado como um ânodo. Uma camada controlada de óxido é gerada pelo uso de uma corrente elétrica. Essa etapa está no centro do processo de anodização do alumínio fundido, pois define a espessura, a porosidade e a longevidade do acabamento final.

4. Colorir (opcional)

Quando o acabamento é colorido, podem ser adicionados corantes à superfície anodizada porosa. Esse processo é normalmente aplicado em processos decorativos em que a aparência é tão importante quanto o desempenho na anodização de alumínio fundido sob pressão.

5. Vedação

Por fim, a peça é selada com água quente ou acetato de níquel; frequentemente, a selagem é feita com água quente ou acetato de níquel para selar os poros e melhorar a resistência à corrosão. Esse processo sela os corantes e reforça a camada de óxido, e o processo de anodização do alumínio fundido está concluído.

Todas as etapas desse processo devem ser controladas com precisão, assim como os tipos de materiais fundidos que são usados, pois eles tendem a ser de composição variável. O processo correto de anodização deixa uma aparência duradoura, agradável e capaz de resistir ao desgaste, à corrosão e à exposição ao meio ambiente.

Frequentemente, ligas gerais e seu uso

Quando a conversa gira em torno da fundição sob pressão de anodização de alumínio, é preciso entender as várias ligas. Algumas das mais comuns são:

1. Alumínio-Silício (Al-Si): Tem boa capacidade de fundição e características térmicas, mas características de anodização ruins, devido ao alto teor de silício.
2. Alumínio-Zinco (Al-Zn): Eles são caracterizados por alta resistência e acabamentos suaves; no entanto, criam resultados erráticos de anodização.
3. Alumínio e magnésio (AlMg): Oferece maior resistência à corrosão e acabamentos, mas é menos usado em fundição sob pressão.

Até mesmo a espessura da anodização, a uniformidade da cor e o grau de aderência da superfície dependem do teor da liga, portanto, o sucesso da anodização do alumínio fundido requer uma escolha adequada da liga.

E quanto ao revestimento e outras opções de revestimento?

Antes da prática generalizada de anodização, a proteção da superfície de alumínio fundido Os componentes podem ter sido compostos por metais como cromo ou níquel. Embora funcionem, eles não são tão ecologicamente corretos, não são econômicos e não duram muito. Uma combinação dos recursos de anodização e galvanoplastia é obtida pela técnica de acabamento integrado, que é o chamado método de fundição sob pressão de liga de alumínio, galvanização e anodização. Ela pode ser usada com eficácia em aplicações de ponta, pois a condutividade, a resistência à corrosão e a aparência podem ser aprimoradas com o uso desse tratamento duplo. Mas, para serem bem-sucedidos, esses métodos precisam de um controle cuidadoso do processo e da pureza dos materiais.

Com o setor industrial se movimentando para produzir tecnologias mais eficazes e ecologicamente corretas, bem como mais sustentáveis, a pergunta que muitos engenheiros e designers estão fazendo é: é possível anodizar o alumínio fundido de forma sustentável e eficaz, sem a necessidade de usar compostos tóxicos de revestimento? Pode não ser uma resposta simples do tipo sim ou não, mas a tendência é mais para o sim, agora devido à inovação e à eficiência do processo.

É possível anodizar alumínio fundido?

Uma das solicitações de engenharia mais comuns nos fóruns de engenharia e na literatura de fabricação é a seguinte: É possível anodizar alumínio fundido sob pressão?

A resposta rápida é sim, mas esse não é exatamente o caso da anodização do alumínio puro. As partículas não condutoras formadas pela presença de silício e zinco nas ligas fundidas interrompem a formação da camada de óxido. Essas partículas causam acabamentos irregulares, baixa adesão e absorção variável de corantes.

Muitos desses problemas podem ser resolvidos, no entanto, com a realização de um pré-tratamento especial (gravação, remoção de fragmentos) e com o uso de ligas otimizadas. Os melhores usos do processo de anodização de alumínio fundido são originados em indústrias que dominam a capacidade de controle de qualidade, seleção de material e preparação adequada da superfície.

Mas, devido a isso, quando o alumínio fundido é feito corretamente, a pergunta "é possível anodizar o alumínio fundido" passa a ter uma resposta: sim, isso pode ser feito.

Material utilizado

O processo de alumínio fundido anodizado é uma mistura de equipamentos, produtos químicos e metais que visa criar uma camada protetora e controlada de óxido. Veja a seguir os detalhes dos materiais essenciais necessários ao processo:

1. Ligas de alumínio fundido sob pressão

O próprio alumínio, é claro, será a base principal, a saber: ligas à base de alumínio-silício (Al-Si) ou alumínio-zinco (Al-Zn). No caso da anodização de alumínio fundido, as ligas com baixo teor de silício são mais livres de defeitos e uniformes em suas camadas de óxido. As ligas com alto teor de silício são mais fáceis de fundir, mas podem causar complicações de um acabamento irregular durante o processo de anodização.

2. Solução eletrolítica

O ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) é o eletrólito mais popular no caso do processo de anodização de alumínio fundido sob pressão. Esse é o remédio que permite que a superfície do alumínio sofra oxidação controlada. Na haranodização, o eletrólito também pode conter aditivos, como o ácido oxálico, e precisa de um controle rigoroso da temperatura.

3. Agentes desmutadores

Como as ligas usadas na fundição sob pressão contêm outros metais, como zinco, magnésio e cobre, após o processo de corrosão, são aplicados agentes desmutantes (geralmente à base de ácido nítrico) para limpar a superfície e, assim, melhorar a formação de óxido por corrosão durante o processo conhecido como anodização do alumínio fundido sob pressão.

4. Soluções de vedação

O óxido é então selado sob água quente deionizada, acetato de níquel ou soluções de silicato para aumentar a resistência à corrosão após a pós-anodização. O uso desses materiais é fundamental para prolongar a vida útil da superfície anodizada após o procedimento de anodização do alumínio fundido sob pressão.

5. Corantes coloridos (opcional)

Em caso de necessidade de cor, ela pode ser obtida por tingimento durante o processo de anodização usando corantes orgânicos ou inorgânicos. A camada de óxido poroso usada absorve esses corantes, que são então selados para proporcionar um valor estético permanente.

O sucesso do acabamento depende da escolha dos materiais usados no processo de anodização do alumínio fundido. Tudo, inclusive a composição da liga e o eletrólito, deve ser escolhido e regulado especificamente para superar os problemas do uso de um substrato fundido.

Formas de anodização do alumínio fundido...

A anodização tem diferentes classes de processos desenvolvidos para atender a uma exigência industrial. No caso da anodização de alumínio fundido, como a liga tem várias características particulares, como o teor de silício e a porosidade da superfície, é importante escolher o tipo certo.

1. Tipo I - Anodização com ácido crômico

Essa é a mais antiga, e a camada de óxido resultante é fina (0,52,5 mícron). É um material moderadamente resistente à corrosão e é aplicado principalmente em componentes aeroespaciais. Nos casos de anodização de alumínio fundido, dificilmente é aplicado por não ser muito durável e por vir acompanhado de cromo, o que gera preocupações ambientais.

2. Tipo II - Anodização com ácido sulfúrico

É o procedimento de anodização mais amplamente aplicado e pode ser aplicado como um acabamento funcional e decorativo. Ele fornece uma camada intermediária de oxidação (5-25 mícrons). Com aplicações no processo de anodização de alumínio fundido, resultados uniformes exigem a preparação adequada das superfícies.

3. Tipo III - Anodização dura

Esse processo, também chamado de anodização de revestimento duro, é usado para formar uma camada espessa e altamente resistente ao desgaste (25150 mícrons). Ele pode ser usado em aplicações de atrito intenso ou em ambientes extremos. Esse é um processo complicado, mas a anodização de alumínio fundido é possível com bom controle de tensão e temperatura.

4. Processo PEO Oxidação eletrolítica por plasma (PEO)

O PEO é uma tecnologia mais moderna baseada no uso de descargas de plasma que colocam um revestimento de óxido semelhante à cerâmica. Ela é menos comum, mas oferece a melhor dureza e resistência à temperatura e é uma opção voltada para o futuro da anodização de alumínio fundido sob pressão.

5. Colouraanodização Integram

No processo, a cor resulta ao mesmo tempo que a camada de óxido durante a anodização. Ela apresenta tons escuros e metálicos e, ocasionalmente, é empregada em acabamentos de alta qualidade nos quais é utilizado alumínio fundido anodizado.

Anodização dura Alumínio fundido sob pressão

Outra forma especializada de anodização, chamada de anodização dura alumínio fundidoO revestimento de óxido obtido após a anodização é altamente resistente ao desgaste e muitas vezes mais espesso do que a anodização padrão. É perfeito em um componente com altas tensões, atrito ou ambientes difíceis.

Nesse método, são usadas alta tensão e baixa temperatura na anodização. Isso resulta em uma espessura de revestimento de 25 a 150 mícrons com excelente resistência à abrasão e resistência dielétrica.

No entanto, o que pode parecer uma solução simples para um problema, ou seja, a anodização dura de alumínio fundido sob pressão, nem sempre é assim. As ligas com alto teor de silício ou de zinco podem afetar a qualidade do revestimento, tornando-o irregular ou descascando. Portanto, o pré-tratamento e a escolha da liga são importantes.

As aplicações aeroespaciais, automotivas ou militares estão estabelecendo a defesa sob medida, o que é altamente desejável em setores como o de anodização dura de propriedades protetoras do alumínio fundido.

Chapeamento e acabamento de superfície

Há outros processos de acabamento além da anodização, como galvanoplastia, revestimentos em pó e pintura. Embora a anodização seja feita na superfície real do metal, a galvanização é um depósito de um metal adicional sobre o metal.

A galvanoplastia lhe dará maior condutividade e também ocultará falhas de fundição. No entanto, ela não é tão durável e ecologicamente correta quanto a anodização do alumínio fundido. A anodização é uma solução mais apropriada e sustentável quando a beleza, a resistência ao desgaste e a corrosão são de interesse.

Empresas de fundição sob pressão de ligas de alumínio, galvanização e anodização - processos combinados

As palavras usadas são que o processo é uma fundição sob pressão de liga de alumínio, revestimento e anodização, e isso implica o processo combinado em que tanto o revestimento quanto a anodização são levados em conta no processo de acabamento de peças de alumínio fundido sob pressão. Há ocasiões em que são criadas configurações híbridas, que envolvem o revestimento inicial (para lidar com a porosidade e a condutividade) e, em seguida, a anodização.

É necessário um controle intenso com a fundição sob pressão de liga de alumínio, revestimento e anodização. Os contaminantes da superfície devem ser cuidadosamente removidos para que se obtenha uma boa adesão e resultados consistentes. Os setores eletrônico e automotivo usam esse processo duplo quando há necessidade de obter vantagens funcionais e cosméticas.

A escolha da ordem e do procedimento adequados de trabalho na estrutura da definição, combinando fundição sob pressão de liga de alumínio, revestimento e anodização, pode afetar muito a durabilidade e a funcionalidade da peça.

Vantagens

As vantagens da anodização do alumínio fundido são muito úteis e são as razões pelas quais ela se tornou o método favorito de tratamento de superfície em muitos setores. O processo tem um enorme valor agregado em componentes fundidos sob pressão em termos de maior durabilidade e apelo estético. Os principais benefícios são os seguintes:

1. Resistência à corrosão

Entre os maiores benefícios do processo de anodização do alumínio fundido sob pressão, pode-se destacar o aumento da resistência à corrosão. Por ser uma barreira protetora, a camada anodizada mantém a umidade, os produtos químicos e os poluentes afastados, e eles não podem penetrar na superfície do alumínio, mesmo em condições automotivas e marítimas.

2. Maior dureza da superfície

A anodização do alumínio fundido sob pressão é uma reação eletroquímica que produz uma camada de óxido resistente, resistente a arranhões, ao desgaste e mecanicamente forte. É isso que o torna adequado para peças expostas a atrito ou manuseio regular.

3. Versatilidade estética

A técnica de anodização do alumínio fundido sob pressão pode ser feita de várias maneiras diferentes, ou seja, variando de cores claras a cores vibrantes e ainda assim obter o acabamento natural do metal. Isso o qualifica para ser muito procurado em produtos eletrônicos de consumo, trabalhos decorativos em ferro e elementos de arquitetura.

4. Respeito ao meio ambiente

Ao contrário da maioria dos processos de revestimento de superfície, a anodização de alumínio fundido é mais segura para o meio ambiente. O processo não envolve a descarga de compostos orgânicos voláteis (VOCs), e grande parte do material usado pode ser reciclado, o que se encaixa muito bem nos objetivos atuais de sustentabilidade.

5. Melhoria da aderência para tintas e revestimentos

A adesão dessas tintas, selantes e adesivos é aprimorada pelas características porosas da camada anodizada produzida no processo de anodização do alumínio fundido. Isso constitui uma boa base de primer para ser usada no acabamento, caso seja necessário.

Resumindo, os benefícios da anodização do alumínio fundido vão muito além do mero aprimoramento da aparência, pois o tratamento torna uma peça mais durável e, em última análise, mais resistente, aumentando consideravelmente sua vida útil e seus usos alternativos na prática industrial.

Uso e aplicações no setor

A anodização de alumínio fundido sob pressão é usada no sentido mais amplo da palavra, em quase todos os setores, como, por exemplo:

• Automotivo: O acabamento tanodizado em peças como carcaças de engrenagens, suportes e peças do motor é útil.
• Eletrônicos: As carcaças e os dissipadores de calor são anodizados para servir como isolantes e para resistir ao calor.
• Aeroespacial: Os componentes não estruturais e estruturais passam por tratamento para aumentar a durabilidade.
• Bens de consumo: Os elementos decorativos, como maçanetas, puxadores e molduras, são anodizados para que tenham boa aparência e durem mais.

Em ambos os setores, os processos, como a fundição sob pressão de alumínio e de ligas de alumínio, a galvanização e a anodização, são personalizados de acordo com as necessidades da aplicação.

Dificuldades e restrições

Entretanto, embora tenha seus méritos, a anodização do alumínio fundido não é isenta de dificuldades:

• Composição da liga: As ligas com alto teor de silício ou zinco impedem a anodização.
• Porosidade: A porosidade na fundição sob pressão trará irregularidades na superfície interna que podem reter produtos químicos de anodização ou resultar em acabamentos inconsistentes.
• Custo: A anodização dura e os processos de duas etapas, como o chamado processo de anodização de revestimento de fundição sob pressão de liga de alumínio, são caros, pois o controle e a preparação da superfície são fatores de grande importância.
• Regulamentações ambientais: Há métodos de anodização que apresentam o uso de produtos químicos perigosos, nos quais são exigidas normas ambientais rigorosas.

Há também algumas perguntas comuns, como se é possível anodizar alumínio fundido sob pressão, devido à discrepância nos resultados dos processos mal controlados. Para oferecer qualidade, são necessários equipamentos sofisticados, uma equipe competente e um controle de qualidade impecável.

Conclusão

Em resumo, a anodização de alumínio fundido é simplesmente um processo benéfico que proporcionaria durabilidade além das expectativas, resistência à corrosão e apelo estético. Seu uso foi ampliado ainda mais por processos híbridos, como a adição de outros processos ao final do processo, mas mesmo com suas limitações (especialmente a composição da liga e as preocupações com a porosidade), ele foi ampliado pela inovação na forma como a superfície é preparada. Setores como o aeroespacial e o de eletrônicos de consumo têm usado a tecnologia para apoiar o desempenho e a excelência visual. Como muitas pessoas ainda se perguntam se é possível anodizar alumínio fundido sob pressão, a resposta é enfaticamente positiva, desde que o tratamento seja adequado.

Nos casos em que são necessárias superfícies mais resistentes, a anodização dura do alumínio fundido sob pressão é uma opção que, embora tenha um desempenho muito abaixo dos requisitos ambientais e mecânicos, é uma opção melhor do que as outras superfícies. Quando bem feita, usando o processo certo, a liga correta e com atenção especial à execução, a anodização é um dos fundamentos do tratamento de superfície do alumínio e pode ser uma das partes essenciais da fabricação moderna.