Taller de Anodizado

5/15/2018 Taller de Anodizado - slidepdf.com

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TALLER DE ANODIZADO DE ALUMINIO

Texto original Chris Heapy 1998. Traducido por José Luís Delcaño y revisado por José Jiménez

La química del aluminio (y sus aleaciones) es interesante. Dado que se trata de un metal reactivo (másque de hierro), uno esperaría que, naturalmente, se corroyera con mayor rapidez de lo que realmente lo

hace.La razón de que sea casi inerte no es otra que la formación inicial de una capa de óxido en la superficieque protege el metal subyacente. El óxido de aluminio es un material duro (en su forma cristalina seutiliza como un abrasivo - Allox), pero normalmente su formación en el aire resulta en una capa deóxido amorfo de poca resistencia mecánica, es un polvo blanco que fácilmente puede ser eliminado por raspado permitiendo mas oxidación.El Anodizado por otra parte, es un proceso que forma una estructurada y densa capa de óxido que resistela abrasión y por tanto, protege al resto del aluminio.Esta capa es incolora, pero es posible introducir un tinte en una etapa del proceso de anodizado paraalterar de forma permanentemente el color de la superficie. No todas las aleaciones de aluminio puedenser fácilmente anodizadas. El aluminio fundido(con un alto contenido de silicio) es particularmente

difícil. Las aleaciones que se utilizan habitualmente en el taller suelen ser a veces de composicióndesconocida.Sin embargo, no puedo decir que haya tenido ninguna dificultad en la consecución de un aceptableacabado con todas las que he usado hasta ahora.

Después de haber realizado varias piezas de aluminio (aleación), para un telescopio, tenía el problema de producir un duradero acabado en negro, de preferencia mate. Cualquiera que haya tratado de pintar aluminio sabrá que es muy difícil conseguir que la pintura se adhiera a este metal, incluso cuando se usauna imprimación.La pintura se descascarillará fácilmente dejando desprotegido el metal brillante. También es importanteel mantenimiento de las dimensiones finales algo que claramente no es posible con una capa de pintura.

El anodizado es un proceso electro-químico que altera físicamente la superficie del metal produciendouna dura capa de óxido en la superficie. Durante el proceso de anodizado la capa de óxido es porosacuando se forma, y en este momento es posible introducir un tinte de color. 'Poroso' en este caso serefiere al nivel molecular mas que a que realmente se abran agujeros. El tinte por lo tanto debe ser soluble para penetrar en esta capa. La capa porosa es "sellada" después por la acción del agua hirviendo(que convierte el óxido a una forma química cristalina diferente) atrapando permanentemente el tinte

bajo la superficie. Cabe señalar que, dado que la superficie en el anodizado es una capa de óxido dealuminio, en lugar de metal, tiene una muy alta resistencia a la corriente eléctrica (por lo que no se debetratar de anodizar contactos eléctricos)

MÉTODO:

Hay varios métodos de producir el acabado anodizado, todos difieren algo en la química utilizada paralograr la capa de óxido porosa o no porosa. Todos usan productos químicos peligrosos o nocivos(algunos son más nocivos que otros). El método que se describe a continuación incluye la utilización dealgunos productos bastante reactivos, por lo que es necesario en todos los casos usar protección ocular (gafas, etc.) y guantes de goma. No es peligroso, siempre que manejen los productos químicos con lasdebidas precauciones. Mantener las botellas y contenedores tapados y asegurarse de que los posiblesespectadores, sobre todo niños no se acerquen a una distancia prudencial. No hay nada especialmente

difícil en este proceso, y habiendo resuelto en la práctica los posibles errores, el mayor de los problemasresultó ser la anodización de piezas grandes. Creo que la mejor forma de anodizar estas piezas mas



grandes es usar un tanque largo y estrecho (por ejemplo, 500 mm de largo por 75 mm de ancho, y tal vez150 mm de profundidad).ELEMENTOS NECESARIOS PARA EL ANODIZADO:

Un tanque de plástico, vidrio, plomo o titanio para contener el baño de ácido (el depósito debe ser de untamaño que permita anodizar la pieza de mayores dimensiones).

Un tanque de plástico o cristal para mantener el baño de tinte.Un depósito de plástico o vidrio para contener la solución de atacado. (para desengrasar o eliminar anodizados previos).Un contenedor en el que se puede hervir agua para sellar las piezas.Alambre de aluminio puro para suspender las partes en el baño de ácido (las varillas de soldadura dealuminio son buenas). También sirve alambre de titanio y se puede reutilizar muchas veces, a diferenciadel de aluminio que como se anodiza puede dejar de ser buen conductor.Chapa de aluminio para el cátodo que conviene que tenga una superficie tres veces superior a la de la

pieza a anodizar (a menos que se use un depósito de plomo).Fuente de alimentación de 12V DC (vale una batería de coche, dos son aún mejor, véase más abajo).Conjunto de cables y pinzas de cocodrilo para hacer las conexiones eléctricas (asegúrese de que

aguantan por lo menos 20 amperios.Los cables y pinzas usados en los coches para arrancar con batería auxiliar son buenos para corrientesmuy altas),Ropa de protección (guantes de látex, gafas protectoras, delantal).Algún lugar cómodo para trabajar - De preferencia con un fregadero de acero inoxidable cerca.

PRODUCTOS QUÍMICOS NECESARIOS:

Ácido sulfúrico (solución 10-25%, aproximadamente equivalente a 50:50 de ácido de batería y agua siesta es la única fuente de ácido). afinando15-20 %

Sulfato de sodio (30 gramos por litro de solución de ácido).Hidróxido de sodio (sosa cáustica) en torno al 10% -20% w / v.Un tinte soluble en agua (si se desea colorear).Agua destilada

COLORANTES:

El tinte es el componente crítico para los acabados de color. Si no se es muy exigente sobre la exactatonalidad del color, se pueden usar tintes para ropa de origen vegetal.También he tenido algún éxito usando tintas de escribir diluidas. El color más difícil de lograr es unverdadero negro denso.Muchos tintes vegetales negros producen un color dorado/marrón, otros tintes negros sólo producen uncolor azul oscuro en el mejor de los casos. Para obtener un acabado en negro se requiere el uso de untinte comercial negro para anodizado (bastante difícil de conseguir en pequeñas cantidades), o con igualeficacia, un tinte histológico soluble en agua llamado Nigrosina (a veces llamado Negro ácido 2). Usted

puede obtener este último de Aldrich Chemical Co., o Sigma Chemical Co.,utilice aproximadamente 1cucharadita llena por litro de agua). Los tintes histológicos se pueden pedir directamente a través de sufarmacia local, o de un almacén de productos para laboratorio. Otros tintes histológicos son Rojo Sirio,Trypan o azul de metileno, y hay muchos otros colores disponibles.También se pueden usar los clásicos tintes para la ropa que se venden en sobrecitos, .

REACTIVOS:



El baño de ácido contiene 10-25% afinando 15-20% (V / V) de ácido sulfúrico. Recientemente, hetenido éxito con ácido al 10% por lo que probablemente no se necesitan mayores concentraciones. Talvez el 25% dará mayor velocidad a la operación, pero el 25% de ácido sulfúrico es bastante peligroso

para manejarlo en cualquier cantidad. Una receta que vi proponía añadir unos 30 gramos/litro de sulfatode sodio al ácido del tanque, pero he tenido buenos resultados sin él.

¡¡¡¡¡¡¡ MUY IMPORTANTE!!!!!!!!!

SI LA SOLUCIÓN DE ÁCIDO SULFÚRICO SE HACE A PARTIR DE ÁCIDO COMERCIAL(CONCENTRADO) O TAMBIÉN DE ÁCIDO QUIMICAMENTE PURO, SIEMPRE SE DEBEVERTER EL ÁCIDO SOBRE EL AGUA, MUY LENTAMENTE Y REMOVIENDO PORQUE SEGENERA MUCHO CALOR QUE PUEDE PROVOCAR LA PROYECCIÓN VIOLENTA DELÁCIDO SOBRE EL OPERARIO.NUNCA ECHAR AGUA SOBRE EL ÁCIDO CONCENTRADO .

El hidróxido de sodio (sosa cáustica) se vende en forma de perlas o de escamas. Se disuelve en el agua ytambién genera mucho calor.

Es muy peligroso y ataca la piel incluso en concentraciones tan bajas como 7 gramos por litro de agua(usada como revelador en circuitos impresos).Para el uso en anodizado, preparar una solución al 10-20%.Es el componente activo de muchosdesatascadores de tuberías. Mantenga el baño de ácido y el de sosa bien separados. Siempre use guantesde goma para todos los procesos para evitar el contacto con la piel, incluido el tinte que, si se utiliza unatinción histológica, es particularmente difícil de eliminar.

EQUIPO:

Los tanques deben ser llenados a cerca de 2 / 3 de capacidad con las soluciones. El baño de ácidorequiere 2 conexiones eléctricas, el ánodo (positivo) que va conectado a la pieza a ser anodizada, la otraes una placa de aluminio sumergido en el ácido que actúa como cátodo (negativo) de terminal. Heutilizado tiras de aluminio de alrededor de 50 mm x 3 mm, doblado de forma tal que queda a amboslados del tanque, pasando por la parte inferior.Si está utilizando un tanque revestido de plomo, el plomo en sí será un buen cátodo.

No se debe usar nada que no sea de plomo o de aluminio en el tanque. He utilizado dos baterías de autode 12V (55 Ah. cada una) que podrían estar conectadas en serie, (a 24V) o en paralelo para obtener unacorriente mas alta en 12V. Las baterías de plomo-ácido de ciclo de descarga grande son preferibles yaque estas están diseñadas para trabajar desde totalmente cargada hasta casi totalmente descargada.

Las baterías corrientes de coche, nunca deben ser descargadas completamente. Un problema real es quese mantenga un buen contacto eléctrico del ánodo con la pieza. Si se ha aprovechado un agujero roscado para hacer la conexión, hay que asegurarse de encontrar la mejor manera de aplastar el final de la varillade soldadura de aluminio (alrededor de 2,5mm. de diámetro) con un alicate para formar una parte planaque entre a rosca en el agujero.Las superficies que deben quedar bien anodizadas no deben usarse para conectar el ánodo puesto quequedarían marcas.La conexión del ánodo debe ser buena y hay que tener en cuenta que el óxido formado es aislante por loque puede que la corriente vaya disminuyendo conforme crece la capa de óxido.Obviamente, hay que tener cuidado de que la pieza a anodizar no toque ninguna parte de la placa decátodo en el tanque porque se cortocircuita la batería o fuente de alimentación.



PREPARACIÓN:

La pieza que se necesita anodizar debe estar limpia y totalmente libre de grasa. Cualquier piezacompuesta de otros componentes tiene que ser desmontada, en caso contrario el ácido tiende a quedar

atrapado en los huecos y hará que la corrosión se produzca en el futuro. Se puede desengrasar con un producto desengrasante (alcohol, acetona, etc.) o si la pieza está recién mecanizada puede ser anodizadade inmediato (evitar tocarla con las manos). Generalmente el uso de un baño de hidróxido sódico paralimpiar la superficie, dará los siguientes resultados: 30 minutos en el baño dará un semi-acabado mate, 5minutos dejará un acabado brillante. Sin embargo, el hidróxido sódico ataca al aluminio, por lo que siuno se pasa de tiempo, la pieza se puede disolver, alterando mucho las dimensiones.Lavar la pieza con agua antes de introducirla en el baño de ácido. Para formar la capa de óxido serequieren alrededor de 1 A. por cada 15 cm. cuadrados de superficie. Por lo tanto para anodizar una

pieza de un tamaño de unas 30 x 10 cm. necesitaremos alrededor de 20 Amperios - Mucha corriente.Pensarlo antes de meter un bloque de motor en un tanque grande. Nota: el proceso funciona mejor contemperaturas más bajas. El anodizado "duro" se consigue manteniendo el baño de ácido a 3 ºC. Poner 20

amperios a través del baño de anodizado, lo calienta considerablemente.En otros sitios dicen que la densidad de corriente (A/cm2 en 1 hora) debería ser de 0,012 A/cm2

ANODIZADO:

OK., La pieza, ya está en suspensión en el baño de ácido utilizando alambres de aluminio, y el cátodoestá conectado al terminal negativo de la batería. Yo no uso ningún control de corriente, y una pieza decualquier tamaño chupará una corriente de acuerdo con su superficie como se ha dicho antes.En el cátodo se empezaran a liberar finas burbujas durante el proceso y la pieza empezará a tomar uncolor gris lechoso según se va formando la capa de óxido. Se necesitarán unos 70 minutos para obtener

un grosor adecuado de la capa de óxido en el anodizado negro. Y solo la mitad para otros coloresdecorativos.

Nota importante: Si la pieza tiene un acabado rugoso o ha sido tratada en sosa para un acabado mate, lasuperficie eficaz podrá ser hasta el doble de la que se calcula a partir de las dimensiones. Téngalo encuenta a la hora de estimar el tiempo total para la formación de la capa de óxido.

Después de transcurrido el tiempo calculado, hay que sacar la pieza del baño de ácido, enjuagar bajo elgrifo para eliminar el exceso de ácido, y sumergir en el baño de tinte frío. Hay quien sugiere que tal vezfuera necesario hacer hervir el baño de tinte, pero nunca debería sobrepasar los 50º para que no seempiece a cerrar el poro, en realidad funciona bien en frío. Por supuesto, no hay por que teñir la pieza siuno quiere un anodizado transparente. La protección que ofrece el anodizado transparente es la mismaque en el teñido.Mantener la pieza en el tinte durante unos 30 minutos (mas o menos tiempo dará distintos tonos decolor). Después sacarla colgada sin tocar con las manos y lavar al grifo.La pieza, debe conservar el color tras el lavado, si no, algo ha ido mal en el proceso electrolítico,

probablemente falló la conexión eléctrica.Después del enjuague, colocar la pieza en una cacerola de agua hirviendo durante 30-60 minutos parasellar la superficie permanentemente, preferiblemente usar agua destilada.

Y eso es todo - Se puede perfeccionar la protección, puliendo la pieza con lanolina o cera.



Nota I: Algunos experimentos adicionales, revelaron varios trozos de aleación de padres desconocidosque rechazaron firmemente el proceso de teñido en frío. Probé a hervir el tinte y entonces funcionó

perfectamente.Los problemas prácticos de hervir el tinte negro son reales. No es algo ideal para desparramarlo sobre laencimera de cocina.Acepta mi palabra, el tinte negro se desborda como la leche al hervir.

Después de varios fracasos debido a la pérdida de la conexión eléctrica a la pieza, mi método deconexión es taladrar un agujero de 2,5 mm y meter a presión en él un alambre de aluminio del mismogrosor. Esta conexión nunca falla y siempre resulta en un buen acabado. Además, hago uso de mimultímetro conectado entre la fuente de alimentación y el tanque para medir la corriente que circula. Elaparato tiene un rango de hasta 20 amperios).

La temperatura del baño de ácido es importante, en la medida en que no se debe permitir que pase por encima de unos 25 º C. Con algunas piezas grandes (que requieren 20 AMP), el baño se calienta a unatemperatura de casi 50 º C, y el tinte no produjo incluso color. Habiendo invertido bastante tiempo enestas piezas pensé que valía la pena tratar de eliminar la capa de óxido formada en el proceso fallido

con un baño de sosa cáustica. Sólo tuve un éxito parcial, (probablemente porque no los deje en el baño eltiempo suficiente) por lo que la repetición del proceso de anodización, dio lugar a una pieza acabada endos tonos diferentes de negro. De todos modos, mi tanque principal de anodizado se encuentra ahoradentro de un tanque mayor que lleno con agua y hielo para mantener la temperatura.

Nota II: Finalmente renuncié a volver a usar baterías y compré un cargador de servicio pesado de 180AMP.Esta unidad funciona hasta un máximo de 180 AMP continuamente y posee la suficiente potencia parahacer frente a cualquier tamaño de anodizado que pueda abordar. Era bastante barato (pensé) pues solocostó 49UKP (fabricado por Halfords en Alemánia).

Nota III: He estado buscando recipientes adecuados para grandes piezas y, finalmente, he visto unelemento útil, en forma de caja de plástico de 60 x 15 x 15 cm. diseñados para el cultivo de plantas,compré cuatro y he usado dos como cubiertas de los otros dos. Estos sólo me han costado alrededor de 2UKP cada uno en las tiendas de suministros de jardinerías.Otra nota sobre la refrigeración: ahora que puedo anodizar piezas más grandes la refrigeración se hahecho aún más crítica con el aumento de la corriente que se está utilizando. No es práctico usar un bañodentro de otro, de modo que en su lugar, se me ocurrió poner espiras de tubo plástico de 10 mm dediámetro en toda la parte inferior de la bañera, con un flujo constante de agua fría circulando a través deltubo para eliminar el exceso de calor.Una mejora adicional es usar tubo de aluminio en el fondo para la refrigeración conectado con tubo desilicona.El método funciona muy bien. (Advertencia) - el método funciona bien siempre que el tubo de plásticono se suelte o rompa: Se me olvidó redondear los bordes agudos de los tubos de aluminio con elresultado de que el tubo de silicona se rompió en ese punto. Ello se tradujo en 9 litros de ácido sulfúricoesparcidos por el piso del taller mientras no prestaba atención. Moraleja: Redondear el extremo del tubode aluminio y disponer un sistema de recogida para que si rebosa no se desparrame. En caso contrario,tendrás un suelo muy limpio.

El principal problema con el anodizado de piezas grandes es que la probabilidad de que aparezcandefectos en la superficie aumenta exponencialmente con la mayor superficie. (!) Pequeñas manchassuperficiales (los agujeros de alfiler en particular) que podrían no ser notados previamente se mostrarán

como donuts blancos en la pieza teñida. Es casi imposible anodizar la superficie de una barra dealuminio en bruto incluso aunque la limpies con papel de esmeril. Se necesita realmente eliminar unacapa de al menos 0,2-0,4 mm para exponer metal limpio.



Incluso tratando esa pieza en el baño de sosa durante 20 minutos no producirá buenos resultados, probablemente debido a restos de aceite o grasa atrapados en los agujeros (o materia resinosa dura).

Es especialmente importante tener un escrupuloso cuidado en no manipular la pieza con las manos encualquier momento.Alguna vez me ha sucedido obtener una detallada huella dactilar mía al sacar la pieza del tinte.

Limpiar todos los rastros de ácido en la pieza antes de introducirla en el baño de tinte. Prestar unaespecial atención en busca de indicios de la formación de cristales en la superficie durante el procedimiento electrolítico (esto impediría la formación de una capa de óxido uniformementedistribuida), es una señal segura de que el ácido se está saturando con sulfato de aluminio. La únicarespuesta a esto es sustituir el electrolito por otro nuevo.La pieza se puede dejar en el baño de tinte mucho más tiempo del indicado. He dejado piezas en remojohasta 3 días con buenos resultados. La adición de un 5-10% de alcohol (etílico o propílico) en el baño detinte también ayudará a la penetración del colorante, pero una advertencia - esto hace que el baño detintura sea potencialmente fácil de incendiar, especialmente si el tinte se usa en caliente.Las piezas en el baño de tinte deben estar separadas unas de otras, y también de los lados del baño. Loideal sería que cada parte estuviera suspendida en la solución colorante, y la solución agitada para

dispersar cualquier burbuja que se pueda formar en la superficie de la pieza (otra forma segura de producir manchas blancas).Similares recomendaciones se aplican al baño de endurecimiento, mantener suspendidas y separadasunas piezas de otras y de los laterales. Puede dejar las partes en ebullición durante varias horas, sin

perjuicio de que se dañe la superficie cristalina. Una vez formada, el tinte ya no puede salir de ella alagua del baño.Una buena forma de pulir la superficie es utilizar T-Cut (o similar), un producto abrasivo usado para

pulir el acabado de pintura de los automóviles. Este no es tan abrasivo como los usados para pulir metales y produce un brillo hermoso reduciendo el riesgo de la eliminación de la anodización en negrofuerte en las aristas.

Habiendo anodizado de una forma semi-comercial durante mas de un año (haciendo piezas de telescopioen aluminio) puedo añadir que es muy importante que el tinte se agite enérgicamente para lograr uncolor uniforme y denso sin fallos en el acabado. Parece que algunas aleaciones tienen inclusiones queconducen a la formación de pequeños poros mientras están sumergidas en él y estos pequeños poros, seconvierten en manchas muy grandes si se dejan en el baño de tinte. El agitado limpia activamentecualquier resto corrosivo, permitiendo al tinte penetrar mejor y también evitar la formación de esas"manchas blancas" que, de otro modo pueden estropear el acabado.Esto es particularmente cierto en el caso de superficies complejas, mates o rugosas (por ejemplo, unacabado moleteado). Para la agitación uso una pequeña bomba circulante.

Nota adicional:Las aleaciones que contengan cobre no se anodizan bien, esto se notara si al limpiarlas con sosa cáusticase ponen negras. En ese caso se puede eliminar el cobre superficialmente con cloruro férrico como parahacer placas de circuitos impresos.

Para tirar o eliminar los restos de acido, neutralizarlo con cal.

Para tirar o eliminar la sosa cáustica diluirla con mucha cantidad de agua.

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