Medición de la anodización espesor en aluminio

Medidor de espesor de revestimiento manual y no destructivo, ideal para medir el espesor del anodizado en el aluminio. 

¿Cuáles son los retos que plantea la medición del anodizado espesor?

Para controlar de forma eficaz el espesor de la anodización y otros recubrimientos finos, se requiere un método preciso y no destructivo de medición .   

Otro reto es la « medición » (dificultad de llegar) a la hora de aplicar el anodizado en zonas pequeñas o de difícil acceso.

Soluciones de anodizado recubrimiento espesor medición

 La serie «N» de medidores de corrientes parásitasPosiTector 6000es ideal para la medición no destructiva de recubrimientos no conductores sobre sustratos no ferrosos. El PosiTector 6000 NAS sonda está diseñado específicamente para el medición de alta resolución del recubrimiento anodizado sobre aluminio. Aunque es capaz de medir hasta 625 μm (25 mils), el PosiTector 6000 NAS sonda ofrece mayor precisión y su máxima resolución por debajo de los 100 μm (4 mils), lo que se encuentra dentro del rango esperado para la mayoría de las aplicaciones de anodizado.

Figura 1 - Medición del proceso de anodizado con el NAS sonda de PosiTector 6000

A la hora de realizar mediciones recubrimiento espesor en zonas pequeñas o de difícil acceso, la serie de microsondas PosiTector 6000 N es una alternativa ideal medición . Gracias a las puntas sonda de 0°,45° o 90°espesor , se pueden tomar lecturas en orificios profundos, en salientes pequeños o en diámetros interiores. Cuando se utiliza un accesorio de sujeción o un adaptador de liberación rápida, las microsondas N tienen las mismas especificaciones que las sondas NAS.

Figura 2 - PosiTector 6000 N Microsonda de medición anodizado

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Antecedentes de la anodización

¿Qué es el anodizado?

El anodizado es un proceso de conversión electroquímica que existe desde la década de 1930. Varios metales pueden ser anodizados, como el aluminio, el magnesio, el titanio y el tántalo. El aluminio anodizado se utiliza en muchas aplicaciones debido a su bajo costo, sus cualidades estéticas y sus propiedades mecánicas ideales.

A diferencia de la mayoría de los recubrimientos protectores, el anodizado modifica de forma permanente la estructura externa del metal. Cuando el aluminio se expone a air , desarrolla de forma natural una fina película de óxido de aluminio que protege al aluminio de una mayor oxidación. El proceso de anodizado hace que la capa de óxido superficie sea mucho más gruesa, llegando a alcanzar varios milésimos de pulgada de espesor. La dureza del óxido de aluminio anodizado recubrimiento rivaliza con la del diamante, lo que mejora la resistencia a la abrasión del aluminio. El mayor espesor de la capa de óxido mejora la resistencia a la corrosión del aluminio, al tiempo que facilita la limpieza del superficie . La naturaleza porosa de determinados tipos de anodizado permite teñir el aluminio de diversos colores, lo que lo hace más atractivo.

El anodizado suele alcanzar un espesor de hasta 5 mils espesor. Las tres variantes más comunes del anodizado del aluminio son el anodizado crómico (tipo I), el anodizado sulfúrico (tipo II) y el anodizado duro (tipo III).

• El anodizado crómico utiliza un electrolito de ácido crómico y produce los recubrimientos más finos, con un espesor de tan solo 0,02 a 0,1 mils (0,5 a 2,5 micras). Se produce una penetración del 50 % en el « sustrato » y un crecimiento del 50 % con respecto a las dimensiones originales. El anodizado crómico es el que menos afecta a la resistencia a la fatiga y es menos corrosivo, por lo que resulta ideal para piezas complejas y difíciles de enjuagar.  Excelente para piezas de fundición de aluminio recubrimiento , la mayoría de las piezas anodizadas con cromo se utilizan en aplicaciones militares y aeroespaciales y tienen un carácter más funcional que decorativo.
• El anodizado sulfúrico es el método más habitual de anodizado; utiliza ácido sulfúrico para obtener recubrimientos de hasta 1 mil (25 micras) de espesor. Se produce una penetración del 67 % en el « sustrato » y un aumento del 33 % con respecto a las dimensiones originales. Debido a su naturaleza permeable, el anodizado sulfúrico es excelente para la coloración y proporciona una base para imprimaciones, agentes adhesivos y recubrimientos orgánicos.  El anodizado sulfúrico ofrece resistencia a la corrosión y es muy duradero. Entre sus aplicaciones habituales se incluyen la arquitectura, el sector aeroespacial, la industria manufacturera, la automoción y la informática.
• El anodizado duro (también conocido como recubrimiento duro) utiliza un electrolito de ácido sulfúrico de mayor concentración at a una temperatura más baja, lo que da como resultado una capa exterior resistente con una excelente resistencia a la abrasión, a la corrosión y a la pérdida de color, así como una alta rigidez dieléctrica y una dureza superficie (escala Rockwell C de hasta 70). Se produce una penetración del 50 % en el sustrato y un aumento del 50 % con respecto a las dimensiones originales, lo que da como resultado un espesor total espesor de entre 0,5 y 4 mils. Los metales anodizados duros presentan una mayor rugosidad superficie . Entre sus usos habituales se incluyen los equipos no decorativos de envasado de alimentos, los rollos de papel para fotocopiadoras y aplicaciones exteriores, como los escaparates y las ventanas de los edificios.

Proceso de anodización del aluminio

La pieza de aluminio se cuelga en bastidores de aluminio o titanio despojados que garantizan un buen contacto eléctrico. A lo largo del proceso de anodizado, las piezas se fijan y los bastidores se suspenden en una serie de tanques.

1. La pieza de aluminio se sumerge en una cuba caliente que contiene un producto de limpieza por inmersión para eliminar toda la suciedad e superficie .
2. La pieza se enjuaga para evitar la contaminación de la solución en los depósitos posteriores.
3. En el siguiente depósito se desoxida la pieza con una solución ácida (crómica, sulfúrica, nítrica o fosfórica), lo que elimina la fina capa de óxido de aluminio, de espesor irregular superficie.
4. De nuevo, la pieza se enjuaga para evitar la contaminación del depósito.
5. El grabado se realiza suspendiendo la pieza en un tanque que contiene una solución de hidróxido de sodio. El grabado elimina el brillo natural del aluminio y proporciona un aspecto suave, mate y con textura.
6. La pieza se suspende en el tanque de anodizado, que contiene una mezcla diluida de ácido y agua capaz de permitir el paso de la corriente eléctrica. El tipo de ácido, la concentración de la solución y la temperatura son parámetros fundamentales y dependen del acabado y el color deseados. El polo negativo del circuito eléctrico se conecta a la rejilla de piezas y el polo positivo del circuito se conecta a uno o varios «cátodos» que introducen electricidad en el tanque.  La cantidad y la ubicación de los cátodos varían en función del tamaño y la forma de la pieza, así como de la superficie total en pies cuadrados del aluminio superficie que se va a tratar. Las superficies más cercanas al cátodo recibirán una capa anódica más gruesa recubrimiento. Para el anodizado sulfúrico normal, se utiliza una fuente de alimentación de corriente continua capaz de producir hasta 24 voltios, manteniéndose el voltaje generalmente entre 18 y 24 voltios. La intensidad de corriente aplicada al tanque de anodizado variará en función de la cantidad de superficie que se vaya a tratar; por regla general, se requieren entre 12 y 16 amperios por cada pie cuadrado de superficie. La solución electrolítica se agita durante el proceso de anodizado para mantener una temperatura uniforme de la solución. El proceso en el tanque de anodizado, en condiciones normales, dura menos de una hora.
7. Para añadir color (tinte), la pieza se sumerge en un tanque con un tinte orgánico diluido y soluble en agua. Cada tinte varía en cuanto a la duración y la temperatura de esta inmersión.
8. El último paso del proceso de anodizado consiste en sellar la capa exterior superficie , ahora teñida, para que no se decolore con la luz solar ni se manche. Si no se sella, la capa exterior superficie , que es porosa, presenta una menor resistencia a la corrosión. En el caso de los recubrimientos sin teñir, la pieza de aluminio anodizado se sumerge en agua desionizada hirviendo durante 20 a 30 minutos. Esto convierte los poros no estructurados del óxido de aluminio en una forma hidratada cristalina más sólida. Si las piezas anodizadas están teñidas, el proceso de sellado se lleva a cabo durante 3 a 5 minutos en un tanque con una solución de acetato de níquel.
9. El anodizado duro, según el proceso, utiliza una mezcla de ácido sulfúrico y oxálico. Se utilizan temperaturas relativamente bajas junto con una corriente más alta y un voltaje mucho mayor. La capa de óxido "gris" que se produce suele ser de 2 a 3 milímetros y es muy densa, resistente al desgaste y a la corrosión.   

Una alternativa a los bastidores es el anodizado a granel, que es más idóneo para anodizar piezas pequeñas y de forma irregular, como remaches, virolas y cubos médicos. En lugar de bastidores, las piezas se procesan en cestas perforadas de aluminio, plástico o titanio. Tanto si necesita una producción de bobinas como de lotes, el anodizado ofrece una de las mejores opciones de acabado del aluminio en la industria.

Otra alternativa es el anodizado en bobina. El aluminio en bobina se anodiza previamente para reducir los costos de acabado, ahorrar tiempo de producción y reducir la manipulación del material. Las ventajas del aluminio preanodizado pueden aplicarse a la mayoría de los productos que se fabrican a partir de láminas o bobinas. Los productos que se fabrican a partir de extrusiones, piezas de fundición, varillas, barras o placas se limitan a procesos de anodizado de piezas, como el trasiego o el granulado.

Aunque la mayoría de las aleaciones de aluminio forman óxido de aluminio en un tanque de anodización, tienden a anodizarse de forma diferente. Algunas aleaciones son más difíciles de anodizar, mientras que otras se anodizan en tonos ligeramente diferentes. Cuando se anodizan, las distintas aleaciones proporcionan diferentes niveles de trabajabilidad (mecanizado, esmerilado, pulido), propiedades de resistencia al medio ambiente y estabilidad dimensional.

¿Por qué anodizar?

El anodizado es un medio muy eficaz y deseable para el acabado del aluminio. Algunas de las principales ventajas del anodizado son:

• Durabilidad - La mayoría de las piezas anodizadas no sufren desgaste por la manipulación, la instalación, el uso y el mantenimiento
• adherencia - El anodizado forma parte del aluminio para garantizar una unión total y una resistencia inigualable adherencia.
• Color: las piezas anodizadas mantienen una buena estabilidad del color cuando se exponen a los rayos ultravioleta, no tienen un recubrimiento e recubrimiento e que pueda desconcharse o desprenderse, y su proceso de coloración es repetible.
• Calidad del acabado original - Las piezas no están sujetas a las marcas del proceso de anodizado original.
• Mantenimiento - Una limpieza suave con agua y jabón suele devolver al perfil anodizado su aspecto original.
• Estética - El anodizado ofrece un gran número de alternativas de brillo y color, a la vez que permite mostrar el aspecto metálico del aluminio extruido.
• costo - El anodizado es un valor muy rentable en comparación con otros métodos de acabado. Además de los bajos costos de procesamiento y mantenimiento, la durabilidad minimiza los costos de sustitución.
• Medio ambiente, salud y seguridad - El anodizado es favorable a la normativa gubernamental actual porque es uno de los procesos industriales más respetuosos con el medio ambiente y no suele ser perjudicial para la salud humana. El acabado anodizado es químicamente estable, no se descompone, no es tóxico y es resistente al calor hasta el punto de fusión del aluminio. Dado que el proceso de anodizado es un refuerzo de un proceso de óxido natural, no es peligroso y no produce subproductos nocivos o peligrosos. Los baños químicos utilizados en el proceso de anodizado suelen recuperarse, reciclarse y reutilizarse. 

¿Por qué medir el anodizado espesor?

Los parámetros del proceso de anodizado influyen de manera significativa en las propiedades del óxido formado. Si se utilizan temperaturas y concentraciones de ácido bajas, se obtiene un recubrimiento menos poroso y más duro recubrimiento. Las temperaturas y concentraciones de ácido más altas, junto con tiempos de inmersión más prolongados, producen recubrimientos más blandos y porosos. Pequeños cambios en la propia aleación o en cualquiera de estos parámetros pueden afectar significativamente a recubrimiento.

Mediante diversos controles de proceso y técnicas de medición , los especialistas en anodizado pueden supervisar, controlar y corregir la aplicación del recubrimiento anodizado recubrimiento . Uno de los controles de calidad más importantes en el anodizado es espesor.espesor del anodizado puede medirse de forma no destructiva utilizando un medidor de corrientes parásitas recubrimiento espesor medidor o calculando el peso por unidad de superficie. La sencillez del método de corrientes parásitas no solo lo hace más eficiente que el método de cálculo, sino que también permite al inspector verificar que se produce un anodizado adecuado en todas las superficies de la pieza.

¿Dónde está el mercado de los materiales anodizados?

Los productos y componentes anodizados se utilizan en miles de aplicaciones comerciales, industriales y de consumo:

• Productos de construcción (muros cortina, sistemas de cubierta)
• productos comerciales y residenciales (rejillas de ventilación, toldos, marcos, accesorios)
• aparatos (frigoríficos, microondas, cafeteras)
• equipo de preparación de alimentos (sartenes, neveras, parrillas)
• muebles para el hogar y la oficina (mesas, camas, armarios)
• artículos deportivos (carros de golf, barcos, equipos de camping y pesca)
• componentes de vehículos de motor (molduras, tapacubos, paneles, placas de identificación)
• electrónica (televisores, equipos de fotografía)
• aeroespacial (paneles para satélites)

Asociaciones

AAC (Consejo de Anodizadores de Aluminio)

AEC (Consejo de Extrusores de Aluminio)

FGIA (Fenestration & Glazing Industry Alliance) - Antes AAMA-Architectural Manufacturers Association

La Asociación del Aluminio

Especificaciones de la industria del anodizado

Normas de anodización militar

MIL-A-8625-Recubrimientos anódicospara aluminio y aleaciones de aluminio

MIL-STD-171-estándar para el acabado y tratamiento de superficies

Normas de anodización ASTM

ASTM B244-09-estándar Método de ensayo para la medición del espesor de revestimientos anódicos sobre aluminio y de otros revestimientos no conductores sobre metales de base no magnética con instrumentos de corrientes de Foucault.

ASTM B487-85-estándar Método de ensayo para la medición del espesor de revestimientos metálicos y de óxido mediante el examen microscópico de una sección transversal.

ASTM B137-95-estándar Método de ensayo para la medición de la masa de revestimiento por unidad de superficie en aluminio con revestimiento anódico.

ASTM B136-84-estándar Método para medir la resistencia a las manchas de los revestimientos anódicos sobre aluminio.

ASTM B457-67-estándar Método de ensayo para la medición de la impedancia de revestimientos anódicos sobre aluminio.

ASTM B580-79-estándar Especificación para revestimientos de óxido anódico sobre aluminio

ASTM B680-80-estándar Método de ensayo para la calidad de sellado de revestimientos anódicos sobre aluminio mediante disolución ácida.

ASTM B893-98-Especificaciónpara anodizado de capa dura de magnesio para aplicaciones de ingeniería.

Normas de anodizado SAE internacional AMS (Aerospace Materials Specifications)

AMS2468-Tratamiento de revestimiento durode aleaciones de aluminio

AMS2469-Tratamiento de revestimiento durode aluminio y aleaciones de aluminio

AMS2471-Tratamiento anódicode las aleaciones de aluminio Proceso de ácido sulfúrico, Proceso de limpieza

AMS2472-Tratamiento anódicode aleaciones de aluminio Proceso de ácido sulfúrico, teñido por proceso

AMS-A-8625-Recubrimientos anódicospara aluminio y aleaciones de aluminio (copia de MIL-A-8625)

Normas internacionales Normas de anodización

ISO 7599-Anodizacióndel aluminio y sus aleaciones; especificaciones generales para los revestimientos de óxido anódico sobre el aluminio

ISO 8078— Tratamiento anódico de aleaciones de aluminio — Proceso con ácido sulfúrico, sin tintes recubrimiento

ISO 8079— Tratamiento anódico de aleaciones de aluminio — Proceso con ácido sulfúrico, teñido recubrimiento

ISO 10074-Especificaciónpara revestimientos de oxidación anódica dura sobre aluminio y sus aleaciones

Normas de anodización BS, DIN, EN

BS/DIN EN 2101-Especificaciónpara el anodizado con ácido crómico del aluminio y las aleaciones de aluminio forjado

BS/DIN 2284-Especificaciónpara el anodizado con ácido sulfúrico del aluminio y las aleaciones de aluminio forjado

BS/DIN 2536-Anodizado durode aleaciones de aluminio

BS/DIN 2808-Anodizaciónde titanio y aleaciones de titanio

DIN EN ISO 7599 - Anodizado dealuminio y aleaciones de aluminio - Método para especificar capas de óxido decorativas y protectoras producidas anódicamente sobre aluminio