anodização e coloração de peças de alumínio
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5/20/2018 Anodizao e Colorao de Peas de Alumnio
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ANODIZAO E COLORAO
DE
PEAS DE ALUMNIO
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VANTAGENS DA ANODIZAO
DURABILIDADE
A maior parte dos produtos anodizados tm um tempo de vida extremamentelongo oferecendo vantagens significativas do ponto de vista econmico e demanuteno
ESTABILIDADE DA COR
O exterior da camada andica bastante estvel aos raios ultravioleta sem lascarnem descascar.
FACILIDADE DE MANUTENO
Superfcies fceis de limpar com gua e sabo, restaurando a aparncia original.Um abrasivo mdio pode eventualmente ser utilizado para remover depsitosmais aderentes.
ESTTICA
A anodizao oferece um largo leque de polimentos e de coloraes. Aanodizao do alumnio permite manter o aspecto metlico da pea.
CUSTOS
Os baixos preos iniciais combinam-se com os baixos custos de manuteno e olongo tempo de vida da pea.
SEGURANA
A anodizao segura para a sade. A anodizao estvel do ponto de vistaqumico, no se decompe, no txico e resistente temperatura.
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ANODIZAO DO ALUMNIO
PROCESSO ANDICO
A anodizao do alumnio conduz formao do xido de alumnioconvertendo a superfcie do alumnio numa superfcie extremamente duracom as seguintespropriedades:
Resistncia corroso; Resistncia abraso; Dureza; Resistncia gua; Resistncia elctrica;
APLICAES
Indstria automvel Construo de edifcios Aviao Joalharia Electrnica Armamento Marinha
Energia Aparelhagem mdica Indstria txtil etc
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PROCESSO ANDICO
Anodizao sulfrica do alumnio
As anodizaes sulfricas (processo aluminite) com corrente contnua so as maisvulgares na indstria, as mais econmicas, as camadas porosas podem ser coloridas, as
peas anodizadas so facilmente colmatadas passando a ter uma boa resistncia
corroso, um bom isolamento elctrico e uma boa resistncia abraso.
ESQUEMA DE MONTAGEM laboratorial
Electrlito: cido sulfrico
Pbchumbo
Al
U = 15V= 1,5 A/dm2
REACES JUNTO DOS ELCTRODOS:
Reaco catdica:2H+(aq) + 2e H2(g)
Reaco andica:Al (s) Al3+ (aq) + 3e
2Al3+(aq) + 3O2-(aq) Al2O3(s) (Reaco no fardica)(xido de alumnio / alumina)
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Processo industrial para aanodizao de peas de alumnio.
Suporte para a suspenso do lotede peas de Al e que funcionacomo nodo.
Cubascom o banhoelectroltico
Os ctodos so normalmente de chumbo ou de uma liga de alumnio. Os ctodos dechumbo tm a vantagem de se passivarem visto cobrirem-se durante a anodizaosulfrica de uma fina camada de sulfato de chumbo insolvel tornando-se quimicamenteinertes. A sua passivao prolonga a vida til dos ctodos de forma significativa.
Os ctodos de alumnio tm a desvantagem de serem atacados pelo cido sulfrico temperatura de 30C sofrem corroso e, em pouco tempo fissuram ao nvel do lquido dacuba.
Durante o processo h que ter em conta a densidade de corrente que no deveultrapassar os limites (1,2 a 2A/dm2). Uma densidade de corrente superior provocaria umdesenvolvimento suplementar de calor no banho podendo provocar queimaduras noalumnio com desagregao da camada andica que se torna frivel e leitosa.
O mesmo efeito observado se a temperaturado banho for demasiado elevada. Afim deevitar o sobreaquecimento normalmente associa-se s cubas um sistema de arrefecimentodo banho que pode ser por circulao de ar, agitao mecnica do banho ou porrefrigerao do banho atravs da passagem de gua fria numa tubulao em serpentina.
Durante o processo de anodizao h uma grande libertao de hidrognio junto aoctodo, afim de minimizar esta libertao junta-se um aditivo ao banho que faz com queparte dos ies H+sejam reduzidos no banho e no junto ao ctodo. O inconveniente dalibertao de H2junto dos elctrodos que fragilizam os elctrodos por desgaste.
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ASPECTO DA CAMADA ANDICA
POROS
CAMADAPOROSA
CAMADABARREIRA
METAL
Constituio da camadaandica
Al2O3
Al2O3.H2O Anies adsorvidos do electrlito Produtos de reaco destes anies
com Al2O3
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No desenvolvimento de qualquer camada andica temos de considerar os dois processos
que ocorrem em simultneos a velocidades diferentes. Um deles a formao da camada
andica e est pendente da tenso (U) aplicada, da densidade da corrente elctrica (j) que
atravessa a pea e da resistncia total (R) do sistema. O outro processo consiste na
dissoluo da camada que se forma que est em contacto com o banho. Este ltimo
processo depende da concentrao e do poder dissolvente do electrlito assim como da
temperatura do meio. No entanto, em ambos os casos temos de considerar o tempo de
operao.
Enquanto a velocidade de formao da camada de alumina for superior velocidade de
dissoluo a camada cresce. Na indstria o tempo de anodizao de uma pea no excede
as duas horas, a partir deste tempo no compensa prolongar o processo.
Causa da formao dos poros
A formao dos poros pode dever-se dissoluo do xido de alumnio devido a ataques
qumicos por parte do electrlito. elevao da temperatura do meio durante o processo
por efeito de Joule ou devido ao carcter exotrmico da reaco qumica de formao do
Al2O3. A elevao da temperatura do banho favorece a formao dos poros porque
aumenta o poder dissolvente do electrlito o que leva a um aumento da porosidade da
camada.
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COLORAO DA CAMADA ANDICA
A colorao da camada andica faz-se antes da colmatagem da pea e pode fazer-se porvrios processos tais como:
1. absoro de pigmentos inorgnicos (pigmentao) ou orgnicos(tingimentos);
2. autocoloraoou colorao integral;
3. colorao electroltica( em duas fases de electrlise)
4. colorao mista
Colorao por absoro
Trata-se de coloraes que se obtm simplesmente por imerso do alumnio anodizado
em certas solues de corantes sem aplicao da corrente elctrica.
a) Coloraes inorgnicas (pigmentaes)
Baseiam-se na precipitao de compostos metlicos, no interior dos poros da camada de
xido, por imerso da pea anodizada em solues concentradas de diversos sais.
Por Exemplo:
CuSO4 + (NH4)2S Verde
Pb(NO3)2 + K2CrO4 Amarelo
Fe(SO4)3 + KFe(CN)6 Azul
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b) Coloraes orgnicas (tingimentos)
Utilizam-se corantes orgnicos (ex: anilinas) solveis na gua e que tenham uma grande
solidez luz. Estes produtos qumicos entram nos poros da camada de xido (no
colmatados) por absoro.
O tom da colorao depende:
da concentrao da soluo corante;
do pH da soluo corante;
do tempo de imerso;
das caractersticas da camada (espessura e porosidade);
da temperatura
Principais inconvenientes:
Os produtos corantes so retidos superfcie do poro, o que os torna facilmente
destacveis e alterados por agentes exteriores. A colorao torna-se pouco resistente.
Autocolorao ou colorao integral
O tom obtido simultaneamente com a obteno da camada andica. A colorao final
depende da composio da liga de alumnio, dos parmetros de anodizao (natureza do
electrlito; temperatura; tipo de corrente; tempo de operao; tenso aplicada; assim
como da extenso e constituio da camada). As partculas responsveis pela cor ficam
disseminadas por toda a camada.
Inconvenientes
O processo caro devido energia posta em jogo e aos banhos utilizados.
O controle de cor difcil de se efectuar.
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Colorao electroltica
Realiza-se em duas fases, na primeira fase desenvolve-se sobre a superfcie do alumnio
um filme de xido incolor, pelo mtodo sulfrico convencional em corrente contnua oualternada.
Em seguida faz-se uma electrlise em corrente alternada usando por exemplo banhos de
sais metlicos (de cobre, nquel, prata, cobalto, ferro, etc). Estes metais finamente
divididos, depositam-se principalmente no fundo dos microporos existentes na camada de
xido.
Inconvenientes desta tcnica de colorao:
A gama de tonalidades obtida reduzida (tons bronze a negro).
A tonalidade depende da espessura do metal depositado (fenmeno ptico).
Colorao mista
Este tipo de colorao tem vindo a interessar um nmero cada vez maior de pessoas
devido possibilidade de alargamento da gama de cores.
As cores mistas obtm-se adicionando, no interior da camada de xido, duas cores
diferentes de modo a atingir-se, como efeito final, a colorao que resulta destas duas
fases.
Podem dividir-se as coloraes mistas em duas famlias:
1- Colorao electroltica + Colorao electroltica
2- Colorao electroltica + Colorao orgnica
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Colorao multicolor da camada andica
Nesta tcnica usam-se normalmente corantes orgnicos. O processo pode ser realizado
por dois mtodos:1- Realizao de um ciclo de anodizaes, seguido de uma colorao e colmatagem
para cada cor. Faz-se em seguida a destruio da camada andica nas zonas no
correspondentes a essa cor. Repete-se o processo para cada tonalidade pretendida
no desenho que se quer imprimir.
2- Realizao de uma nica anodizao e impresso das vrias zonas coloridas por
um mtodo de proteces parciais sucessivas e convenientemente seleccionadas,
por meio de um verniz celulsico ou outra substncia de efeito similar. Entre a
aplicao de cada corante, a pea sujeita a um tratamento de descolorao que
retire a cor das zonas no protegidas. Por fim, a proteco ser retirada com um
solvente conveniente e a pea colmatada.
O transporte do desenho para a superfcie anodizada pode efectuar-se por exemplo
directamente com um aparo especial que permita desenhar com o verniz, por
decalcomania, por processos fotogrficos, cobrindo a camada andica com uma pelcula
foto-sensvel onde a imagem pode ser reproduzida.
Aps o desenho impresso, pode submeter-se a pea a um banho cido que provoque a
destruio da camada em zonas no protegidas, realizando um certo entalhe, o que
permite a obteno de imagem em relevo.
Uma vez a camada destruda, ela ter de ser de novo formada, pelo que a pea ficar de
novo sujeita a tratamento andico.
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Colmatagem
Esta operao muito importante no ciclo da anodizao do alumnio. Ela caracteriza-se
pelo fecho dos poros da camada de xido que quer hidratada a alta temperatura quer
impregnada de sais metlicos e hidratados.
A hidratao da camada transforma a alumina Al2O3em Al2O3.nH2O.
No caso da hidratao a quentea reaco comea na superfcie do xido e desenvolve-
se para o interior. A hidratao conduz a um aumento de volume de xido que fecha
pouco a pouco os poros da camada at ficar solidamente hermtica.
A colmatagem por impregnaobaseia-se em reaces qumicas mais complexas.
Principais caractersticasda camada andica aps colmatagem:
Aumento importante da resistncia absoro em relao aos produtos
corantes, aos leos e aos lquidos.
Aumento importante da resistncia corroso e aos agentes atmosfricos e,
portanto ao envelhecimento.
Aumento da resistncia elctrica da camada andica. Diminuio da dureza e da resistncia abraso.
Tipos de colmatagem
A colmatagem da camada de xido pode ser feita de diferentes maneiras:
gua em ebulio vapor saturado sais metlico (ex: de nquel) por imerso em soluode dicromato de sdio ou potssio (mas alterao da
cor da camada)
a baixa temperatura (impregnao ou colmatagem a frio)
por polimerizao de matrias plsticas (processo muito caro).
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Contrle de Qualidade
Trata-se da ltima operao do processo e tem como objectivo garantir a qualidade das
superfcies anodizadas que possam surgir no mercado.
Principais ensaios a realizar
a) Ensaio de espessura
Mtodos destrutivos:
Por microscopia ptica(corte ptico de referncia). A medio feita usando
o microscpio de reflexo.
Por mtodo gravimtrico(perda de massa).
Mtodo no destrutivo
Por passagem de corrente de Faucault (o mais utilizado) no alumnio
subjacente camada andica e a medio da reaco destas correntes, com o
auxlio de uma sonda colocada sobre a superfcie anodizada ( Ex: utilizao do
Permascope).
b) Ensaios de colmatagem
Ensaio de Gota:
O mtodo baseia-se na aco do cido sobre uma parte da superfcie da amostra
previamente desengordurada, e na observao da colorao obtida pela adio de um
corante. Compara-se a mancha obtida com uma gama de padres. Se a inrcia qumica
for elevada diz-se que a colmatagem boa.
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Outros ensaios recomendados
Resistncia corroso (em nevoeiro salino (NaCl) e em nevoeiro industrial
(CO2e SO2))
De isolamento elctrico
De continuidade de camada
De dureza
De resistncia abraso
De envelhecimento acelerado
Sob o efeito de lmpadas U.V. para testar a resistncia de coloraes existentes, faz-se
em ambiente seco e com humidade controlada.
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