Anodizzazione di alluminio pressofuso crea una superficie protettiva. In primo luogo, la parte in alluminio viene pulita. Successivamente, una corrente elettrica in un bagno acido forma uno strato di ossido. Questo strato rafforza l'alluminio, aumentandone la resistenza all'usura. Infine, il pezzo anodizzato può essere colorato. L'anodizzazione conferisce al prodotto un colore specifico e ne aumenta l'estetica. Tuttavia, la porosità può influire sulla finitura finale.

Pertanto, questo articolo evidenzia alcuni importanti parametri di anodizzazione della pressofusione di alluminio. Questo comprende il controllo di qualità, le procedure e le tattiche di pretrattamento.

Se siete alla ricerca di servizi di anodizzazione in alluminio pressofuso per le vostre parti di pressofusione, non esitate a contattarci, vi risolveremo il problema, potete andare a anodizzazione dell'alluminio fuso per saperne di più sulla finitura superficiale dell'anodizzazione.

Che cos'è la pressofusione di alluminio?

Pressofusione di alluminio è un processo molto utilizzato. È in grado di realizzare componenti estremamente dettagliati per ogni settore industriale. La prima fase di questo processo consiste nel fondere la lega di alluminio riscaldandola al suo punto di fusione.

Il metallo fuso viene quindi sottoposto a un processo di iniezione per riempire uniformemente lo stampo in acciaio ad alta pressione. Lo stampo fornisce la forma del profilo del prodotto e, dopo la solidificazione, il pezzo è pronto per essere rimosso.

Processi di pressofusione

1. Tutti i pezzi con pareti sottili (1-2 mm) possono essere realizzati con la pressofusione ad alta pressione. Questo perché inietta il metallo a oltre 10.000 psi e, quindi, lavora più velocemente. Questo processo è adatto anche alla produzione di massa.
2. La pressofusione a bassa pressione è perfetta per i pezzi con pareti da sottili a moderatamente spesse. Dà la forma reale senza causare molti difetti. Tuttavia, è un processo lento e utilizza 20-100 psi.
3. La pressofusione sotto vuoto elimina inizialmente l'aria catturata dallo stampo. In questo modo, la colata non produce piccoli fori che finiscono per trasformarsi in porosità.

Leghe di alluminio comuni

A380:

Questa lega ha una buona fluidità grazie alla presenza di elementi di silicio. I produttori applicano una temperatura di 660-680°C per la colata.

A380 Si adatta fondamentalmente agli articoli a parete sottile e offre una maggiore resistenza per l'anodizzazione rispetto alle leghe ad alte prestazioni.

ADC12:

Il contenuto di silicio dell'ADC12 è più elevato. Per questo motivo queste leghe consentono di ottenere tolleranze strette con pareti di 2-3 mm.

In alternativa, non sono molto più maneggevoli da anodizzare. Viene iniettato a una temperatura inferiore a 650-670°C.

Proprietà chiave

• Resistenza: L'A380 produce parti robuste.
• Resistenza alla corrosione: ADC12 non si corrode facilmente.
• Anodizzazione: A380 si adatta bene all'anodizzazione. Nel frattempo, ADC12 è più difficile perché c'è un eccesso di silicio. Questo interrompe lo strato di ossido.

Difetti

I piccoli fori (porosità) si formano quando la colata non riesce a raffreddare il metallo in modo uniforme, indebolendo le parti.

Il contenuto di sporco o ossidi può intrappolarsi nel metallo, causando inclusioni. Questi problemi influiscono anche sui risultati dell'anodizzazione e in qualche modo rovinano la finitura.

Utensili

Tooling significa stampo (matrice). Di solito è realizzato in acciaio per avere una resistenza sufficiente. Pertanto, può lavorare in condizioni di elevato calore (oltre 600°C) e pressione (oltre 10.000 psi).

Finitura superficiale

I pezzi pressofusi possono già avere superfici migliori e più pulite, ma è necessario eliminare i difetti minori. La loro attuale rugosità è compresa tra 1,6 e 3,2 µm (come una carta vetrata fine). La lucidatura di queste superfici può renderle più lisce.

Che cos'è l'anodizzazione della pressofusione di alluminio?

L'anodizzazione si riferisce a una tecnica elettrochimica. Si tratta di un ulteriore miglioramento dello strato di ossido naturale dell'alluminio. Dopo l'anodizzazione, i pezzi non si corrodono facilmente. Tengono bene la vernice e durano più a lungo.

I settori automobilistico, aerospaziale e dell'elettronica di consumo lo utilizzano per realizzare i loro componenti funzionali ed estetici.

Processo elettrochimico

Per anodizzare un pezzo, si prepara un bagno contenente un elettrolita acido (ad esempio, acido solforico). Il personale immerge quindi l'alluminio al suo interno.

Il processo crea uno strato di ossido duro e poroso grazie alla corrente elettrica. Questo risultato è possibile grazie alla formazione di ioni di ossigeno. Che si legano all'alluminio.

Lo spessore dello strato può variare da 5 a 100 micrometri (µm) a seconda del processo.

Equazioni chimiche

• L'equazione chimica all'anodo (parte in alluminio) è 2Al+3H₂O→Al₂O₃+6H⁺+6e-.
• All'interno del catodo a bagno c'è 6H⁺ + 6e- → 3H₂.

Tipi di anodizzazione della pressofusione di alluminio

1. Anodizzazione all'acido cromico:

La maggior parte dei componenti aerospaziali richiede una durata sufficiente e un peso ridotto. In questo caso, l'anodizzazione all'acido cromico funziona bene. È più facile formare un sottile strato di ossido, in genere dello spessore di 2-5 µm.

2. Anodizzazione all'acido solforico:

Rientra nella categoria dei comuni tipi di anodizzazione. Il processo prevede l'uso di acido solforico. Può creare strati di ossido molto più spessi, compresi tra 5 e 25 µm.

In genere, questa anodizzazione crea proprietà equilibrate di durata ed estetica nei componenti. Può trattarsi di prodotti di consumo come smartphone, pentole e architettura.

3. Anodizzazione dura:

Si tratta di un altro tipo di anodizzazione che utilizza in modo simile l'acido solforico. Tuttavia, si differenzia per la capacità di creare uno strato di ossido più spesso e più duro. Può essere compreso tra 25 e 100 µm.

Gli strati più spessi sono importanti per i componenti per impieghi gravosi, per creare barriere contro l'usura. Ne sono un esempio i sistemi idraulici, le attrezzature militari e i macchinari industriali.

Microstruttura dello strato anodizzato.

Lo strato anodizzato presenta dei pori. Assomigliano a una struttura a nido d'ape. I pori assorbono bene la vernice e aggiungono uno strato protettivo contro la corrosione e l'usura.

La formazione dei pori dipende dal processo utilizzato. Ad esempio, la tensione (12-24 volt) e la temperatura (18-22°C per il tipo II).

Anodizzazione convenzionale e anodizzazione dura

L'anodizzazione convenzionale (acido solforico) è più adatta per i pezzi che richiedono un tocco estetico o una media resistenza all'usura.

In caso di estrema durata e durezza, l'anodizzazione dura (tipo 3) è l'ideale. Può raggiungere una durezza fino a 350-500 Vickers Hardness (HV).

Preparazione alla preanodizzazione per la pressofusione di alluminio

Pulizia

Le parti in alluminio vengono pulite con diversi detergenti. I detergenti alcalini (pH 10-12) sono quelli più comuni.

Funzionano a 50-70°C. Sono necessari 5-10 minuti per rimuovere sporco, grasso o detriti. I detergenti decompongono il contenuto di olio attraverso la saponificazione, convertendolo in forma di sapone.

Inoltre, esistono anche detergenti a base di solventi. Sono troppo rapidi e sgrassano senza acqua.

Incisione

Un tipo di texture leggermente ruvida e priva di ossidi deriva solitamente da un processo di mordenzatura. Si tratta di soda caustica (idrossido di sodio, 50-100 g/L). Il processo avviene a 50-70°C e richiede da 1 a 5 minuti di riposo.

La rugosità dei pezzi passa da 0,8 µm a 1,5-3 µm. In questo modo il pezzo può tenere o aderire bene alla vernice. L'eccesso di mordenzatura non è necessariamente importante perché provoca il pitting.

Dismissione

Il processo di desmutazione è utile per rimuovere facilmente le macchie nere. Le sbavature (residui di ossidi ed elementi di lega) si verificano dopo la fine della fase di incisione.

Per questo motivo hanno bisogno di un tipo di soluzione (acido nitrico con una proporzione di 10-30%) che dissolva i loro strati.

La reazione di rilascio dell'acido dissolve gli ossidi residui in 1-3 minuti. Rende le superfici in alluminio completamente pulite.

Misura della rugosità superficiale

La rugosità della superficie varia, ma può essere tracciata utilizzando misure di profilometria. Utilizza uno stilo per analizzare i picchi e le valli.

I parametri di rugosità ideali sono compresi tra 0,5 e 2,5 µm. I pezzi troppo scivolosi non trattengono bene i rivestimenti, mentre una rugosità elevata non porta a una finitura uniforme.

Importanza dei tempi di permanenza e delle concentrazioni chimiche

La concentrazione sul tempo di permanenza aiuta a ottenere il risultato desiderato, sia per la pulizia che per l'incisione.

In caso contrario, il pezzo potrebbe essere danneggiato.

Ad esempio, se la soda caustica viene utilizzata per più tempo (oltre i 5 minuti), si ottiene un'eccessiva mordenzatura delle pareti sottili.

Processo di anodizzazione per la pressofusione di alluminio

Composizione elettrolitica in Anodizzazione della pressofusione di alluminio

Il bagno viene preparato mescolando acido solforico e acqua. Tuttavia, per controllare la formazione di pori o migliorare l'assorbimento, è preferibile utilizzare additivi come gli acidi organici.

Inoltre, l'acqua di raffreddamento è importante per mantenere la temperatura del bagno intorno a 18-22 °C.

Densità di corrente, temperatura e tempo

• Densità di corrente: La sorgente di alimentazione DC e il limitatore di corrente la gestiscono. Deve essere di circa 1,5-3 A/dm². Una corrente maggiore accelera il processo ma non garantisce l'uniformità.
• Tensione: La tensione di 12-24 volt è sufficiente per un uso generale. Tuttavia, può essere modificata in base alla lega o allo spessore.
• Tempo: l'anodizzazione richiede 30-60 minuti. Più tempo crea strati più spessi.

Formazione della struttura dei pori

Abbiamo già parlato della formazione di pori attraverso la corrente elettrica durante l'anodizzazione. Gli agitatori distribuiscono uniformemente le sostanze chimiche al loro interno. I coloranti li riempiono in modo così corretto che non si corrodono facilmente.

Anodizzazione all'acido cromico vs. acido solforico

Acido cromico (tipo I):

Utilizza acido cromico 3-10% nel bagno. Produce strati più sottili (2-5 µm) con un'eccellente resistenza alla corrosione, ma una limitata tingibilità.

Questo processo utilizza l'acido cromico 3-10% nel bagno. Funziona meglio per rendere le pareti più sottili e bloccare la corrosione. Tuttavia, non si applica a tutti i rivestimenti.

Acido solforico (tipo 2/3):

È meglio utilizzarla per realizzare strati più spessi in grado di trattenere fortemente la tintura. L'anodizzazione dura, invece, offre un'estrema durata.

Ruolo del catodo

Il circuito termina al catodo (piombo o acciaio). A questo punto, si forma idrogeno gassoso per consentire la reazione anodica con gli ioni di ossigeno.

Impatto della composizione della lega

Le particelle di silicio più alte nell'ADC12 bloccano le reazioni, per cui lo strato di ossido non aderisce bene.

Nel frattempo, il silicio inferiore dell'A380 assorbe la vernice in modo uniforme.

Processi di post-anodizzazione e controllo qualità

Meccanismi di tenuta

È importante sigillare lo strato poroso. Questo migliorerà la barriera protettiva. Si può sigillare utilizzando acqua calda (90-100°C per 15-30 minuti). In questo modo si crea ossido di alluminio idratato.

Processo di tintura

I coloranti organici o inorganici ricoprono lo strato di ossido poroso. In questo caso, i produttori sottopongono i pezzi a bagni di tintura a 50-60°C per 5-20 minuti. Inoltre, la verniciatura a spruzzo e per immersione distribuisce il colore in modo uniforme.

Test di spessore

La microscopia trasversale misura lo spessore. Come mostrato nell'immagine, l'etichetta ossido rappresenta lo strato di ossido, mentre A1 si riferisce alla superficie dell'alluminio.

Il livello di spessore deve essere conforme a standard come ISO 7583. Il requisito è compreso tra 5-25 µm per il tipo 2 o 25-100 µm per il tipo 3. Inoltre, l'incorporazione del test a corrente di Eddy garantisce una fondamentale non distruttività.

Anodizzazione della pressofusione di alluminio Test di corrosione

Il processo che può identificare se i componenti possono corrodersi o meno è il test in nebbia salina (ASTM B117). I produttori spruzzano i pezzi e li lasciano per 100-1000 ore.

Il test di spettroscopia di impedenza elettrochimica analizza la capacità dello strato di ossido di resistere alle correnti elettriche.

Standard di qualità

La qualità viene generalmente prima di tutto. Pertanto, le parti anodizzate devono soddisfare standard come MIL-A-8625. Questa guida riguarda la porosità, lo spessore e l'incollaggio accettabili.

Importanza del controllo del pH nella sigillatura

Per mantenere il pH del bagno di sigillatura, è utile scegliere un pH di 5,5-6,5 (per l'acetato di nichel) o un pH neutro (acqua calda). In questo modo si riducono le possibilità di sigillatura incompleta.

Conclusione

Grazie a metodi di anodizzazione adeguati, le parti in alluminio fuso diventano più robuste. Possono resistere alla corrosione in modo più efficace e avere un bell'aspetto. Tecniche di fusione ottimizzate, leghe adatte e una precisa concentrazione di anodizzazione generano un risultato di qualità e durata. Esistono anche standard come MIL-A-8625, da cui i produttori possono trarre spunti per la finitura.