Proceso de sellado de anodizado
Significado del aluminio anodizado
Aluminio anodizado se refiere a la formación de una película de óxido en la superficie del aluminio a través del proceso de anodizado. Esta película de óxido no solo mejora la resistencia a la corrosión del aluminio, sino que también mejora su resistencia al desgaste y permite un tratamiento superficial adicional, como la coloración.
¿El aluminio anodizado necesita ser sellado?
La película de óxido formada durante el proceso de anodizado del aluminio es porosa, con una porosidad de entre el 5% y el 30%.
El aluminio anodizado sin sellar significa que los poros de la película de óxido no han sido sellados. Aunque estos poros son útiles para algunas aplicaciones, como permitir que los tintes penetren para la coloración, también traen consigo algunos problemas.
- Resistencia a la corrosión reducida: Debido a la presencia de poros, la humedad y los contaminantes pueden penetrar en la superficie del aluminio, provocando corrosión.
- Poca resistencia al desgaste: Los contaminantes en los poros acelerarán el proceso de desgaste y reducirán la resistencia al desgaste del aluminio.
- Degradación de la apariencia: Los poros pueden acumular suciedad y tintes, haciendo que la superficie se oscurezca o decolore, afectando su estética.
- Adsorción química: Los poros pueden adsorber sustancias químicas del entorno, lo que puede afectar el rendimiento del aluminio.
- Degradación de las propiedades mecánicas: La presencia de poros reduce la resistencia y rigidez de la película de óxido, afectando sus propiedades mecánicas.
Por lo tanto, el aluminio anodizado sin sellar requiere medidas de protección adicionales para garantizar su estabilidad y estética a largo plazo.
Para evitar la incertidumbre que conlleva el aluminio anodizado sin sellar, el tratamiento de sellado es particularmente importante, ya que puede mejorar significativamente el rendimiento de la capa de película.
Resumen de métodos de sellado
Sellado con agua caliente: Mediante un tratamiento con agua a alta temperatura, la película de óxido reacciona con el agua para formar óxido de aluminio hidratado (boehmita), y el volumen se expande para cerrar los poros.
Sellado con vapor: A través del tratamiento con vapor, la película de óxido reacciona con el vapor para formar óxido de aluminio hidratado (boehmita).
Sellado con sales metálicas: Se utiliza una solución de sal inorgánica para sellar en condiciones de calentamiento, llenando los poros mediante productos de hidratación e hidrólisis salina.
Sellado con recubrimientos orgánicos: Utiliza recubrimientos orgánicos como pintura transparente, resina, etc. para sellar, proporcionando buena resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión y propiedades decorativas.
A continuación, discutiremos cada método en detalle.
Sellado con agua caliente (HWS)
El sellado con agua caliente es un método para sellar los poros haciendo reaccionar el aluminio anodizado con agua caliente para convertir el óxido de aluminio en óxido de aluminio hidratado (boehmita).
El principio básico del sellado con agua caliente es poner en contacto la película de óxido con agua a alta temperatura para generar óxido de aluminio hidratado (boehmita), el cual se expande en volumen y sella los poros.
La fórmula de la reacción es la siguiente:
Al2O3 + nH2O → Al2O3·nH2O
donde n puede ser 1 o 3. Cuando n=1, el volumen del óxido de aluminio monohidratado (boehmita) generado aumenta en aproximadamente un 33%; cuando n=3, el volumen del óxido de aluminio trihidratado (boehmita) aumenta en casi un 100%. Este aumento significativo de volumen sella eficazmente los poros de la membrana.
Detalles de implementación:
- Medio: agua caliente
- Temperatura: el sellado con agua caliente debe estar por encima de 95°C
- Tiempo: sellado con agua caliente durante 20-40 minutos
- Requisitos de calidad del agua: use agua desionizada o destilada para evitar que las impurezas afecten el rendimiento de la capa de membrana.
- Características: el equipo de sellado con agua caliente es simple, fácil de operar y de bajo costo;
Sellado con vapor
El principio del sellado con vapor es similar al del sellado con agua caliente. Es un método para sellar los poros haciendo reaccionar la lámina de aluminio anodizado con vapor para convertir el aluminio anodizado en óxido de aluminio hidratado (boehmita).
- Medio: vapor
- Temperatura: La temperatura de sellado con vapor es de aproximadamente 100-115°C.
- Tiempo: sellado con vapor durante 20-30 minutos
- Características: El sellado con vapor tiene mejor calidad y la película coloreada no es propensa a la pérdida de color, pero el equipo de sellado con vapor es complejo y el costo es alto.
Sellado con sales metálicas (MSS)
El sellado con sales metálicas (MSS) logra el efecto de sellado sumergiendo el aluminio anodizado en una solución salina metálica calentada y llenando los poros con productos de hidratación e hidrólisis salina. Las sales metálicas de uso común incluyen dicromatos, molibdatos, silicatos, etc.
Sellado con dicromato
El sellado con dicromato es un proceso que sella los poros en la superficie del aluminio anodizado mediante el tratamiento con una solución de dicromato.
- Principio: La alúmina reacciona con el dicromato para formar óxido de aluminio hidratado (boehmita) y cromato de aluminio, los cuales sellan los poros.
- Fórmula de la reacción: 2Al2O3 + 3K2Cr2O7 + 5H2O → 2Al(OH)3CrO4 + 2Al(OH)3Cr2O7 + 6KOH
- Características: Mejora la resistencia a la corrosión, pero hace que la película adquiera un tono amarillo claro, lo que no es adecuado para productos con altos requisitos decorativos.
Sellado por hidrólisis de sales
El sellado por hidrólisis de sales es una tecnología de sellado para aluminio anodizado, especialmente para películas anodizadas después del teñido.
Al calentar en una solución neutra, se utiliza una sal metálica hidrolizable (como sulfato de níquel o acetato de níquel) para formar precipitación de hidróxido en los poros de la película de óxido, rellenando y sellando los poros de manera efectiva.
- Principio: Utiliza una solución salina casi neutra, como el sulfato de níquel, para hidrolizarse en los poros de la membrana generando hidróxido de níquel y otras precipitaciones para llenar los poros.
- Fórmula de la reacción: NiSO4 + 2H2O → Ni(OH)2·H2O + H2SO4
- Características: No afecta el color de la capa de película, es adecuado para películas decorativas y puede mejorar la estabilidad de los tintes.
Proceso de sellado en frío
El sellado en frío del anodizado es un método de tratamiento de sellado que se realiza a temperatura ambiente. Específicamente, consiste en colocar la película anodizada en agua desionizada que contiene un agente de sellado para su tratamiento.
La tecnología de sellado en frío logra el sellado principalmente depositando materiales de relleno en los microporos de la película de óxido, en lugar de depender de la expansión de volumen de la boehmita generada por la reacción de hidratación.
Este método se suele llevar a cabo a una temperatura ambiente de 20-25℃. En comparación con el sellado tradicional con agua hirviendo, el sellado en frío puede ahorrar energía y tiempo.
- Principio: A temperatura ambiente o ligeramente superior, se utiliza una solución de sellado que contiene sales metálicas como níquel y cobalto para generar hidróxidos a través de la hidratación e hidrólisis de iones metálicos y así sellar los poros.
- Características: Entorno operativo amigable, bajo consumo de energía, baja contaminación ambiental, adecuado para una variedad de productos de aluminio y aleaciones de aluminio.
Sellado con recubrimientos orgánicos
El sellado con recubrimientos orgánicos logra efectos de sellado y decoración al recubrir la superficie del aluminio y las aleaciones de aluminio con revestimientos orgánicos como pintura transparente, resinas, etc., para formar una película de pintura densa.
Detalles de implementación:
- Método: Pulverización electrostática, recubrimiento en polvo o pintura electroforética.
- Ventajas: Buena calidad de la película, amplia gama de colores, alta dureza, excelente resistencia al desgaste y a la corrosión, y alto brillo.
Ejemplos de aplicación
Tome Worthwill como ejemplo. Su flujo de proceso de anodizado con ácido sulfúrico, coloración electrolítica de CA con sales estannosas y sellado a temperatura ambiente es el siguiente:
- Pretratamiento: desengrase, grabado alcalino y pulido.
- Anodizado: realizado en solución de ácido sulfúrico, temperatura 25-35°C, densidad de corriente 1.0-1.5 A/dm², tiempo 40-50 minutos.
- Coloración electrolítica: realizada en una solución que contiene sulfato estannoso, ácido sulfúrico y estabilizador, voltaje 12V, frecuencia 50Hz, tiempo 2-3 minutos.
- Sellado a temperatura ambiente: use líquido de sellado con acetato de níquel, fluoruro de sodio y otros ingredientes, temperatura 25-55°C, tiempo 10-15 minutos.
- Prueba de rendimiento: La buena resistencia a la corrosión y la estabilidad de coloración del producto se verifican mediante la prueba de inmersión en ácido clorhídrico e hidróxido de sodio y la prueba de niebla salina neutra.