Anodizado de aluminio de fundición a presión crea una superficie protectora. En primer lugar, se limpia la pieza de fundición de aluminio. A continuación, una corriente eléctrica en un baño de ácido forma una capa de óxido. Esta capa refuerza el aluminio y aumenta su resistencia al desgaste. Por último, la pieza anodizada puede teñirse para darle color. El anodizado da al producto un color específico y aumenta su estética. Sin embargo, la porosidad puede afectar a su acabado final.

Por ello, este artículo destaca algunos parámetros importantes de anodizado de aluminio fundido a presión. Abarca el control de calidad, los procedimientos y las tácticas de pretratamiento.

Si está buscando servicios de anodizado de aluminio de fundición a presión para sus piezas de fundición a presión, bienvenido a ponerse en contacto con nosotros, vamos a resolver su problema, puede ir a anodizado de aluminio fundido para saber más sobre el acabado superficial del anodizado.

¿Qué es la fundición inyectada de aluminio?

Fundición a presión de aluminio es un proceso muy utilizado. Con él se pueden fabricar piezas muy detalladas para cualquier industria. El primer paso de este proceso es fundir la aleación de aluminio calentándola hasta su punto de fusión.

A continuación, este metal fundido pasa por un proceso de inyección para llenar uniformemente el molde de acero a alta presión. El molde proporciona la forma del perfil del producto y, tras la solidificación, la pieza queda lista para su retirada.

Procesos de fundición a presión

1. Cualquier pieza con paredes finas (1-2 mm) puede fabricarse con fundición a alta presión. Esto se debe a que inyecta metal a más de 10.000 psi y, por tanto, trabaja más rápido. Este proceso también es adecuado para la producción en serie.
2. La fundición a baja presión se ocupa perfectamente de piezas de paredes finas a moderadamente gruesas. Da la forma real sin causar muchos defectos. Sin embargo, es un proceso lento y utiliza 20-100 psi.
3. La fundición a presión en vacío elimina inicialmente el aire capturado en el molde. Gracias a ello, la fundición no produce agujeros diminutos que acaben convirtiéndose en porosidad.

Aleaciones comunes de aluminio

A380:

Esta aleación tiene buena fluidez debido a la presencia de elementos de silicio en ella. Los fabricantes aplican entre 660 y 680 °C de temperatura para verterla.

A380 básicamente se adapta a artículos de paredes finas, además de ofrecer una mayor resistencia para el anodizado que las aleaciones de alto rendimiento.

ADC12:

El contenido de silicio es mayor en ADC12. Por ello, estas aleaciones presentan tolerancias estrechas con paredes de 2-3 mm.

Alternativamente, no son mucho más manejables para anodizar. Se inyecta a una temperatura inferior a 650-670°C.

Propiedades clave

• Resistencia: El A380 produce piezas fuertes.
• Resistencia a la corrosión: ADC12 no se corroe fácilmente.
• Anodizado: A380 va bien con anodizado. En cambio, el ADC12 es más duro, ya que hay un exceso de silicio. Eso altera la capa de óxido.

Defectos

Se forman pequeños agujeros (porosidad) cuando la fundición no consigue enfriar el metal de manera uniforme, lo que debilita las piezas.

El contenido de suciedad u óxidos puede quedar atrapado en el metal, provocando inclusiones. Estos problemas también afectan a los resultados del anodizado y, en cierto modo, arruinan el acabado.

Herramientas

Utillaje significa molde (matriz). Suele fabricarse con metal de acero para que tenga suficiente resistencia. Que, por lo tanto, puede trabajar bajo alto calor (más de 600 ° C) y presión (10.000 + psi).

Acabado superficial

Es posible que las piezas fundidas a presión ya tengan superficies mejores y más pulcras, pero es necesario eliminar pequeños defectos. Su rugosidad actual oscila entre 1,6 y 3,2 µm (como el papel de lija fino). Pulir estas superficies puede hacerlas más lisas.

¿Qué es el anodizado de aluminio fundido a presión?

El anodizado es una técnica electroquímica. Es como la mejora de la capa de óxido natural del aluminio. Tras el anodizado, las piezas no se corroen fácilmente. Mantienen bien la pintura y duran más.

La automoción, la industria aeroespacial y la electrónica de consumo la utilizan para fabricar sus componentes funcionales y estéticos.

Proceso electroquímico

Para anodizar una pieza, se prepara un baño que contiene un electrolito ácido (por ejemplo, ácido sulfúrico). A continuación, el personal sumerge el aluminio en su interior.

El proceso crea una capa de óxido dura y porosa mediante una corriente eléctrica. Este resultado es posible gracias a la formación de iones de oxígeno. que se enlazan con el aluminio.

El grosor de la capa puede oscilar entre 5 y 100 micrómetros (µm) según el proceso.

Ecuaciones químicas

• La ecuación química en el ánodo (parte de aluminio) es 2Al+3H₂O→Al₂O₃+6H⁺+6e-.
• Dentro del cátodo en forma de baño hay 6H⁺ + 6e- → 3H₂.

Tipos de anodizado Fundición inyectada de aluminio

1. Anodizado con ácido crómico:

La mayoría de las piezas aeroespaciales necesitan suficiente durabilidad y menos peso. En ese caso, el anodizado con ácido crómico funciona bien. Con él resulta más fácil formar una fina capa de óxido, normalmente de 2-5 µm de grosor.

2. Anodizado con ácido sulfúrico:

Entra en la categoría del tipo de anodizado común. El proceso implica el uso de ácido sulfúrico. Puede crear capas de óxido mucho más gruesas, de entre 5 y 25 µm.

Generalmente, este anodizado crea propiedades equilibradas de durabilidad y estética en las piezas. Pueden ser productos de consumo como smartphones, utensilios de cocina y arquitectura.

3. Anodizado duro:

Se trata de otro tipo de anodizado que utiliza de forma similar el ácido sulfúrico. Sin embargo, se diferencia por su capacidad de crear una capa de óxido más gruesa y dura. Puede ser de 25 a 100 µm.

Las capas más gruesas son importantes para que las piezas de alta resistencia establezcan barreras contra el desgaste. Algunos ejemplos son los sistemas hidráulicos, los equipos militares y la maquinaria industrial.

Microestructura de la capa anodizada.

Hay poros en la capa anodizada. Se asemeja a una estructura en forma de panal. Sus poros absorben bien la pintura y añaden una capa protectora contra la corrosión y el desgaste.

La formación del tamaño de los poros depende del proceso utilizado. Por ejemplo, el voltaje (12-24 voltios) y la temperatura (18-22°C para el Tipo II).

Anodizado convencional vs. anodizado duro

El anodizado convencional (ácido sulfúrico) es el más adecuado para piezas que necesitan un toque estético o una resistencia media al desgaste.

En caso de durabilidad y dureza extremas, el anodizado duro (tipo 3) es ideal. Puede alcanzar una dureza de hasta 350-500 de dureza Vickers (HV).

Preparación del preanodizado para la fundición inyectada de aluminio

Limpieza

Las piezas de aluminio se limpian con varios limpiadores. Los limpiadores alcalinos (pH 10-12) son los más comunes.

Funcionan a 50-70°C. Tardan entre 5 y 10 minutos en eliminar la suciedad, la grasa o los residuos. Los limpiadores descomponen el contenido de aceite mediante saponificación, convirtiéndolo en forma de jabón.

Además, también hay limpiadores a base de disolventes. Son muy rápidos y desengrasan sin agua.

Grabado

Un tipo de textura ligeramente rugosa y sin óxidos suele proceder de un proceso de mordentado. En él interviene la sosa cáustica (hidróxido sódico, 50-100 g/L). El proceso tiene lugar a 50-70°C y requiere de 1 a 5 minutos de reposo.

La rugosidad de las piezas mejora de 0,8 µm a 1,5-3 µm. De este modo, la pieza puede sujetarse o adherirse bien con la pintura. El grabado excesivo no es necesariamente importante porque provoca picaduras.

Desmutar

El proceso de desmuflado es bueno para eliminar fácilmente el tizón negro. El tizón (restos de óxidos y elementos de aleación) se produce al final de la fase de grabado.

Por eso necesitan un tipo de solución (ácido nítrico con una proporción de 10-30%) que disuelva sus capas.

La reacción de liberación del ácido disuelve los óxidos residuales, tardando de 1 a 3 minutos. Hace que las superficies de aluminio queden totalmente limpias.

Medición de la rugosidad superficial

La rugosidad de la superficie varía, pero puede seguirse mediante medidas de perfilometría. Utiliza un palpador para analizar picos y valles.

Los parámetros ideales de rugosidad oscilan entre 0,5 y 2,5 µm. Las piezas demasiado resbaladizas no sujetan bien los revestimientos, mientras que una rugosidad elevada no acaba en un acabado uniforme.

Importancia de los tiempos de permanencia y las concentraciones químicas

Concentrarse en el tiempo de permanencia ayuda a obtener el resultado deseado, ya sea de limpieza o de grabado.

De lo contrario, la pieza podría resultar dañada.

Por ejemplo, si se da más tiempo (más de 5 minutos) a la sosa cáustica, se produce un sobregrabado de las paredes finas.

Proceso de anodizado para la fundición a presión de aluminio

Composición electrolítica en Anodizado de aluminio fundido a presión

El baño se prepara mezclando ácido sulfúrico con agua. Sin embargo, para controlar la formación de poros o lograr una mejor absorción, los aditivos como los ácidos orgánicos funcionan mejor.

Además, el agua de refrigeración es importante para mantener la temperatura del baño en torno a los 18-22 °C.

Densidad de corriente, temperatura y tiempo

• Densidad de corriente: La fuente de alimentación de CC y el limitador de corriente la gestionan. Debe estar en torno a 1,5-3 A/dm². La corriente más alta acelera el proceso pero no proporciona uniformidad.
• Tensión: Los 12-24 voltios son suficientes para uso general. No obstante, puede modificarse en función de la aleación o el grosor.
• Tiempo: El anodizado tarda entre 30 y 60 minutos. Más tiempo crea capas más gruesas.

Formación de la estructura de poros

Ya hemos hablado de la formación de poros mediante corriente eléctrica durante el anodizado. Así, los agitadores distribuyen los productos químicos uniformemente en ellos. Los colorantes los rellenan tan correctamente que no se corroen con facilidad.

Anodizado con ácido crómico frente a anodizado con ácido sulfúrico

Ácido crómico (tipo I):

Utiliza ácido crómico 3-10% en el baño. Produce capas más finas (2-5 µm) con una excelente resistencia a la corrosión pero una capacidad de teñido limitada.

Este proceso utiliza ácido crómico 3-10% en el baño. Funciona mejor para hacer paredes más finas y detener la corrosión. Sin embargo, no se aplica a todos los revestimientos.

Ácido sulfúrico (Tipo 2/3):

Es mejor utilizarlo para hacer capas más gruesas que puedan retener el tinte con fuerza. El anodizado duro ofrece una durabilidad extrema.

Papel del cátodo

El circuito termina en el cátodo (plomo o acero). En este punto, forma gas hidrógeno para permitir la reacción del ánodo con iones de oxígeno.

Impacto de la composición de la aleación

Las partículas de silicio más altas del ADC12 bloquean las reacciones, por lo que la capa de óxido no se adhiere bien.

Mientras tanto, el silicio inferior del A380 absorbe la pintura de manera uniforme.

Procesos posteriores al anodizado y control de calidad

Mecanismos de sellado

Es importante sellar la capa porosa. Esto mejorará la barrera de protección. Puede sellarlas utilizando agua caliente (90-100°C durante 15-30 minutos). Esto crea óxido de aluminio hidratado.

Proceso de teñido

Los tintes orgánicos o inorgánicos cubren la capa porosa de óxido. Para ello, los fabricantes someten las piezas a baños de tinte a 50-60°C durante 5-20 minutos. Además, la pulverización y el recubrimiento por inmersión distribuyen el color por igual.

Pruebas de espesor

La microscopía transversal mide el espesor. Como se muestra en la imagen, el óxido etiqueta representa la capa de óxido, y A1 es para la superficie de aluminio.

El nivel de espesor debe ajustarse a normas como la ISO 7583. La exigencia se sitúa entre 5-25 µm del tipo 2 o 25-100 µm del tipo 3. Además, la incorporación de la prueba de corriente de Eddy garantiza un ensayo fundamental no destructivo.

Anodizado de aluminio fundido a presión Pruebas de corrosión

El proceso que puede identificar si las piezas pueden corroerse o no es la prueba de niebla salina (ASTM B117). Los fabricantes rocían las piezas y las dejan entre 100 y 1000 horas.

La prueba de espectroscopia de impedancia electroquímica analiza la capacidad de la capa de óxido en cuanto a resistencia a las corrientes eléctricas.

Normas de calidad

Por lo general, la calidad es lo primero. Así, las piezas anodizadas deben cumplir normas como la MIL-A-8625. Esa guía sobre la porosidad, el grosor y la adherencia aceptables.

Importancia del control del pH en el sellado

Para mantener el pH del baño de sellado, es conveniente elegir un pH de 5,5-6,5 (para el acetato de níquel) o un pH neutro (agua caliente). De este modo, hay menos posibilidades de que el sellado sea incompleto.

Conclusión

Los métodos de anodizado adecuados harán que las piezas de aluminio fundido sean más fuertes. Resistirán mejor la corrosión y tendrán un aspecto más bello. Las técnicas de fundición optimizadas, las aleaciones adecuadas y la concentración precisa del anodizado generan un resultado de calidad y durabilidad. También existen normas como MIL-A-8625 de las que los fabricantes pueden obtener información adecuada sobre el acabado.