Ossidazione Anodica - OMA System s.r.l.
Ossidazione Anodica
ANODIZZAZIONE ALLUMINIO
TRATTAMENTO SUPERFICIALE ALLUMINIO
L’alluminio, dal punto di vista elettrochimico, è un metallo poco nobile data la forte tendenza ad alterarsi formando composti con altri elementi.
Uno dei più frequenti composti che l’alluminio forma è l’ossido, caratterizzato da proprietà molto specifiche.
L’ossido di alluminio (Al2 O3) si forma spontaneamente fino ad uno spessore di
10-20 mm di micron ed essendo un prodotto inerte tende a proteggere il metallo base.
Ovviamente lo strato di ossido naturale non è sufficiente per una perfetta protezione pertanto si è trovato il sistema per ottenere strati più spessi e resistenti tramite un processo elettrolitico.
L’anodizzazione è un procedimento elettrolitico attraverso il quale si provoca una crescita accelerata dello strato di ossido dell’alluminio: l’alluminio, posto in una opportuna soluzione elettrolitica, viene reso anodico collegandolo con il polo positivo.
Gli elettroliti capaci di determinare la formazione dello strato di ossido superficiale sul metallo sono generalmente a base acida. Gli acidi comunemente utilizzati per i bagni di ossidazione anodica sono l’acido solforico e l’acido ossalico.
Esistono poi bagni particolari costituiti da acidi o loro miscele complesse, che hanno impieghi particolari e molto specifici tali da determinare anche colorazioni dell’ossido.
L’anodizzazione porta alla formazione di uno strato poroso: lo strato di ossido, oltre ad avere la funzione fondamentalmente protettiva, ha senza dubbio anche una valenza estetica. Per tale ragione è necessario che i materiali destinati all’ossidazione anodica presentino caratteristiche chimiche e funzionali idonee.
Se la microstruttura cristallina è omogenea ed i grani sono di dimensioni sufficientemente ridotte, l’ossido risulterà omogeneo, regolare e privo di effetti visivi microscopici; se invece la microstruttura è disomogenea e con singoli grani cristallini di grosse dimensioni, sulla superficie anodizzata risulteranno striature ed aloni.
Gli strati anodici così ottenuti, dello spessore fino a varie decine di micron, sono trasparenti, porosi, con elevata durezza e notevole resistenza agli agenti atmosferici.Le fasi di trattamento per effettuare l’ossidazione, si possono così riassumere così:
PREPARAZIONE
Il materiale viene ripulito dall’eventuale presenza di oli, ossidi, impurità diverse con soluzioni detergenti, sgrassanti e disossidanti.
ANODIZZAZIONE
Data una corrente continua in una soluzione elettrolitica, otteniamo uno strato di ossido anodico con caratteristiche differenti a seconda dei parametri utilizzati nel processo (temperatura, tempo, densità di corrente, ecc.)
COLORAZIONE
L’ossido ottenuto nella fase precedente può essere colorato grazie al suo strato poroso in grado di assorbire un prodotto colorante.
FISSAGGIO
Una volta ottenute le finiture desiderate i pori dello strato ossidato vengono chiusi in una soluzione di acqua con temperatura prossima all’ebollizione.
Tra le varie fasi del trattamento si dovrà provvedere a diversi lavaggi in acqua corrente.
Fasi del ciclo di anodizzazione industriale
Vediamo
ora in sintesi il processo di ossidazione anodica considerando in breve i
trattamenti sopra accennati.
PREPARAZIONE
- SGRASSAGGIO
Lo
sgrassaggio, chiamato anche decapaggio, è il primo, indispensabile trattamento
di superficie finalizzato alla completa rimozione dei residui grassi dati da
precedenti lavorazioni. L’operazione viene generalmente effettuata in soluzione acquosa sia a base
alcalina, sia in soluzioni contenenti tensioattivi.
SATINATURA
Tale
trattamento ha la funzione di completare l’azione di sgrassatura conferendo una
particolare finitura estetica ai materiali e può essere utilizzata per il
decapaggio.
La
satinatura esercita un attacco più profondo rispetto al normale decapaggio
dando un aspetto opaco alla superficie del manufatto.
Il
momento conclusivo di questi trattamenti preliminari è rappresentato dalla
neutralizzazione.
NEUTRALIZZAZIONE
Si effettua immergendo i materiali in una soluzione acida
(solitamente acido nitrico) a temperatura ambiente; questo trattamento ha una
duplice funzione:
a)
eliminare la patina formata da componenti secondari della lega sulla superficie
dei particolari in fase di satinatura;
b)
eliminare l’alcalinità accumulata predisponendo i particolari alle successive
immersioni in soluzione acida.
ANODIZZAZIONE
o OSSIDAZIONE
L’ossidazione produce per via elettrochimica uno strato di
ossido di alluminio sulla superficie: NB non
riporta né aggiunge ossido,
bensì consente alla superficie del metallo base di trasformarsi in ossido .
In
linea di massima l’ossidazione viene effettuata con raddrizzatori operando in
corrente continua o pulsante.
La
composizione dei bagni è solitamente costituita da una soluzione di acqua e
acido solforico a concentrazione variabile
(150-180 glt) e si possono ottenere spessori di ossido fino a 20 micron
in grado di ben resistere alla corrosione e alla diretta esposizione agli
agenti atmosferici. Le concentrazioni e l’efficienza dei bagni sono
giornalmente sotto controllo, mentre settimanalmente vengono effettuate
apposite analisi chimiche in laboratorio.
Gli
spessori dello strato di ossido sono in funzione della lega impiegata e
dei tempi di trattamento adottati.
La
temperatura adatta per le normali ossidazioni è intorno ai 20°C; temperature
più alte producono ossido anodico più scarso e quindi devono essere evitate se
non ricorrendo ad appositi additivi.
Temperature
più basse richiedono, per i medesimi spessori, maggiori quantità di corrente
ovvero tempi di trattamento più lunghi.
COLORAZIONE
La
colorazione può essere ottenuta attraverso diversi metodi.
A) Per immersione
B) Per elettrocolorazione
C) Per colorazione mista
Immersione
A
seconda del pigmento usato si possono distinguere in organica ed inorganica.
La colorazione organica, per adsorbimento, sfrutta
la struttura porosa dell’ossido che, immerso in una opportuna soluzione
colorante, si impregna all’interno dei pori assumendo colorazioni più o meno
intense.
Il
pigmento si localizza ed ancora sulla sommità del poro formando veri e propri
legami chimici diversi.
La
colorazione inorganica sfrutta la precipitazione di composti metallici
all’interno dei pori dell’ossido ed è caratterizzata da una maggiore solidità
alla luce ed alle variazioni di temperatura.
Una
delle colorazioni più diffuse è la colorazione ORO ottenuta dall’utilizzo del
ferro ammonio ossalato.
ELETTROCOLORAZIONE
Durante
il processo di elettrocolorazione il colorante si deposita sul fondo del poro
grazie a corrente elettrica applicata. Il procedimento consiste nel trattare i
particolari ossidati in corrente elettrica alternata in vasche contenenti
soluzioni di sali metallici e particolari additivi.
Sotto
effetto della corrente elettrica le particelle metalliche si depositano sul
fondo dei pori dell’ossido per cui, dopo la chiusura di questi mediante
fissaggio, si ottiene una colorazione molto resistente.
COLORAZIONE
MISTA
Combinazione
delle due tecniche di cui sopra.
Si
basa sulla possibilità di colorazione dell’ossido mediante elettrocolore più colorazione organica.
FISSAGGIO
Operazione
conclusiva dell’intero ciclo di ossidazione anodica, determinante per garantire
protezione, durevolezza e qualità del prodotto finito.
Il
fissaggio consiste nella chiusura dei pori dell’ossido anodico al fine di
conservare le finiture e conferire resistenza alla corrosione.
Il
procedimento classico consiste in una idratazione ad alta temperatura in acqua bollente (con o senza aggiunta di
sali di nichel, solfato o acetato).
Altra
tecnica utilizzata e di gran lunga preferita è il fissaggio “a freddo” che
consiste nell’immersione dei particolari lavorati in una soluzione di fluoruro
di nichel ad una temperatura di circa 30°
Durante
questo trattamento i componenti della soluzione penetrano nei pori dell’ossido
e mediante una reazione chimica ne provocano la chiusura.
I cicli di lavoro ovviamente variano a seconda del tipo metallo base da trattare nonché all'applicazione del prodotto finito. Per un'ottima riuscita dell'anodizzazione è di fondamentale importanza la scelta della lega che si andrà a trattare, perché “sbagliare” lega significa generare difetti sui pezzi anche a fronte di un trattamento di anodizzazione eseguito in maniera perfetta.
