Cómo anodizar aluminio fundido: Guía completa

Las múltiples industrias utilizan el aluminio debido a sus tres ventajas principales, que incluyen la reducción de peso y la durabilidad junto con propiedades de resistencia a la corrosión. El estado básico de las superficies de aluminio exige medidas de protección suplementarias, ya que necesitan preservar tanto su durabilidad como su calidad visible. Anodizado de aluminio fundido es una popular técnica electroquímica que crea superficies de aluminio reforzadas que presentan una mayor durabilidad frente al desgaste y la corrosión, así como resistencia a la oxidación.

El proceso de anodizado del aluminio fundido a presión resulta complejo porque el silicio junto con otros elementos de la aleación afectan a la capa superficial anodizada final. Todos los días hay personas que preguntan si se puede anodizar el aluminio fundido y también sobre el anodizado de materiales de aluminio fundido a presión. El proceso de anodizado funciona en aluminio, pero hay que aplicar técnicas exigentes y estrategias de enfoque específicas para lograr los mejores resultados posibles.

Esta guía proporciona toda la información necesaria para anodizar aluminio fundido, explicando los retos del proceso y ofreciendo instrucciones completas paso a paso y prácticas óptimas para lograr resultados anodizados superiores. La guía abarca el anodizado duro de fundición de aluminio diseñado específicamente para aplicaciones industriales que exigen una mayor protección contra el desgaste.

Comprender el aluminio fundido y el aluminio moldeado a presión

Antes de iniciar el procedimiento de anodizado, es necesario aclarar varios conceptos sobre el aluminio fundido y el aluminio fundido a presión. Los métodos de producción incluyen técnicas de fundición, aunque el aluminio fundido y el aluminio fundido a presión tienen composiciones distintas junto con diversos enfoques de fabricación, así como características de anodizado.

¿Qué es el aluminio fundido?

El término aluminio fundido representa el aluminio que se somete a fusión antes de que el vertido en molde dé lugar a una forma determinada del producto. La producción de piezas complejas e intrincadas se realiza mediante este proceso, que requiere un mínimo de operaciones de mecanizado.

Métodos comunes de fundición de aluminio:

1. El aluminio fundido fluye en moldes de arena antes de que los técnicos destruyan los moldes con arena para mostrar el producto final.
2. La gente utiliza la fundición en molde permanente repitiendo el método de fundición con formas metálicas reutilizables para crear artículos de aluminio estables y consistentes.
3. La técnica de fundición a la cera perdida utiliza un modelo de cera que se recubre de cerámica antes de que ésta se funda para producir un molde de fundición de aluminio.

Propiedades del aluminio fundido:

El proceso de fundición requiere la adición de sílice (Si), que mejora la fluidez del metal en el molde.

Su mayor porosidad en comparación con el aluminio forjado lo hace susceptible de atrapar elementos atmosféricos del aire junto con contaminantes.

El proceso de producción utiliza el aluminio para fabricar bloques de motor y equipos de cocina, piezas de automóvil y productos industriales.

¿Qué es el aluminio inyectado?

Durante la fundición a presión, el aluminio fundido se inyecta a alta presión en un molde de acero. El resultado son piezas de altísima precisión y acabado liso y detallado.

Ventajas del aluminio fundido a presión:

• Alta eficiencia de producción - Ideal para la fabricación en serie.
• Acabado superficial liso - Requiere un procesamiento posterior mínimo.
• Más resistente y duradero que el aluminio fundido tradicional gracias a su estructura de grano fino.
• Se utiliza en piezas de automoción, carcasas electrónicas, componentes aeroespaciales y productos de consumo.

Desafíos del aluminio fundido a presión para el anodizado

El proceso de anodizado encuentra varios obstáculos cuando se utiliza en aluminio fundido a presión debido a tres factores principales:

1. El proceso de anodizado será irregular porque el silicio del aluminio interfiere en el tratamiento.
2. La penetración de productos químicos de anodizado en pequeños espacios vacíos provoca el deterioro de la calidad del producto.
3. Los elementos de aleación no uniformes crean problemas durante el anodizado al dar lugar a variaciones de color insatisfactorias.

¿Se puede anodizar el aluminio fundido?

El aluminio fundido se puede evitar, aunque el porcentaje de silicio es el factor que más influye en su resultado. El tratamiento anódico procesa con éxito los productos de fundición de aluminio cuando el material contiene poco silicio, pero un alto contenido de silicio puede dar lugar a recubrimientos oscuros desiguales y desiguales con una iluminación débil en general.

Comportamiento general del anodizado en función del contenido de silicio:

• La producción de una capa anodizada uniforme se suaviza cuando el contenido de silicio se mantiene por debajo de 5%.
• Silicio medio (5-8%) → Puede mostrar cierta opacidad y variaciones de color.
• El proceso de anodizado se dificulta cuando el Silicio supera los 8%, lo que produce resultados de acabado oscuros y no homogéneos.

¿Se puede anodizar el aluminio inyectado?

Tanto el anodizado del material de aluminio fundido a presión como su alto contenido en silicio y la porosidad del material dificultan el éxito de la anodización. El tratamiento especial y los métodos de anodización se hacen necesarios para el aluminio fundido a presión porque su proceso de anodización difiere sustancialmente del aluminio forjado.

¿Por qué es difícil anodizar aluminio fundido a presión?

Existen muchos obstáculos durante el proceso de anodizado del aluminio fundido a presión debido a su elevado contenido en silicio y a las características de porosidad del material.

1. Alto contenido en silicio

Las aleaciones de aluminio fundido a presión necesitan un contenido de silicio de entre el 8 y el 12 por ciento para obtener unos resultados de fundición óptimos.

El silicio en el aluminio no anodiza correctamente, lo que produce resultados de revestimiento irregulares de color oscuro.

Al anodizar aleaciones con alto contenido en silicio, la capa resultante se vuelve oscura en lugar de mostrar colores claros o tintados y presenta tonos negros o grises.

2. Porosidad y defectos superficiales

El aluminio forma múltiples bolsas de aire pequeñas como resultado de las técnicas de fundición a alta presión.

Durante el anodizado, los poros del aluminio pueden capturar sustancias químicas, lo que da lugar a vetas y defectos de adherencia y picaduras.

La limpieza de la superficie, así como el proceso de preparación, se hacen más difíciles cuando el producto contiene altos niveles de porosidad.

3. Elementos de aleación no uniformes

La estructura de aluminio fundido a presión que contiene zinc, cobre, magnesio y hierro no se anodiza en toda su superficie de manera uniforme.

El proceso de anodización genera una coloración variable con distribuciones de espesor irregulares en el revestimiento anódico formado.

Cómo anodizar con éxito aluminio fundido a presión

Los siguientes métodos de proceso permitirán anodizar con éxito el aluminio fundido a presión a pesar de los retos técnicos:

1. La identificación de la aleación de aluminio fundido a presión adecuada sigue siendo crucial

• El proceso de anodizado da mejores resultados cuando se aplica a aleaciones de aluminio fundido a presión con bajo contenido en silicio en lugar de con alto contenido en silicio.
• La calidad del anodizado se degrada cuando se utilizan aleaciones de aluminio fundido a presión que contienen grandes cantidades de cobre (Cu) o zinc (Zn).

2. La preparación de la superficie es clave

• Los aceites muertos y los contaminantes deben eliminarse mediante el uso de limpiadores alcalinos.
• Las impurezas superficiales del interior del material requieren soluciones ácidas como la crómica o la sulfúrica para disolver estos contaminantes.
• El proceso de Desmutado requiere un tratamiento con ácido nítrico para eliminar las impurezas metálicas innecesarias.
• La uniformidad de la superficie mejora tras el anodizado aplicando métodos de pulido mecánico que incluyen el lijado o el granallado.

3. Ajuste del proceso de anodizado

• Elija entre el anodizado con ácido sulfúrico (Tipo II) o el anodizado duro (Tipo III) como las mejores opciones a la hora de anodizar.
• El proceso requiere controlar el voltaje junto con la temperatura y los periodos de tiempo para evitar que el material se queme o se decolore.
• Debe utilizarse un nivel inferior de densidad de corriente para el proceso de anodizado, ya que el aluminio forjado produce acabados más rugosos.

4. Post-tratamiento y sellado

• La presencia de silicio supone una limitación a la hora de aplicar las matrices durante el proceso de anodizado en color.
• La Superficie Necesita Sellado Mediante Acetato De Níquel O Agua Caliente O Teflón Para Conseguir Resistencia A La Corrosión.

Anodizado duro de aluminio inyectado: ¿es posible?

Los materiales de aluminio fundido a presión pueden recibir anodizado duro (revestimientos de Tipo III mediante normas precisas de control de procesos.

• Utilizar baños de ácido sulfúrico a baja temperatura (-5°C a 0°C / 23°F a 32°F).
• El incremento de tensión debe producirse gradualmente para evitar daños por calor.
• Una capa de óxido de 25 a 50 micras proporciona una mayor resistencia al desgaste, aunque hace que la superficie tenga un color diferente.

Debe considerarse la conveniencia de invertir en el anodizado de aluminio fundido a presión

• Las empresas que eligen el acabado anodizado por necesidades estéticas deben considerar si esta opción produce resultados estéticos adecuados.
• El aluminio fundido a presión anodizado obtiene beneficios de durabilidad y protección contra la corrosión gracias a su aplicación profesional.
• El material de aluminio fundido a presión puede someterse a anodización dura, pero el aspecto final no alcanzará el nivel logrado por los materiales de aluminio forjado.

Si se siguen los procedimientos de pretratamiento correctos con los métodos de anodizado adecuados, se puede mejorar la calidad del anodizado del aluminio fundido a presión.

Tipos de anodizado para aluminio moldeado a presión

El anodizado de aluminio fundido a presión encuentra dificultades porque contiene grandes cantidades de silicio junto con una estructura porosa y una composición de aleación variable. Los distintos métodos de anodización generan diversas mejoras en la resistencia a la corrosión, la resistencia al desgaste y la calidad del aspecto de la superficie. La siguiente lista incluye las tres formas principales de anodizado que se aplican al aluminio fundido a presión.

1. El anodizado estándar representa el proceso de solución de anodizado con ácido sulfúrico de tipo II.

El anodizado de tipo II es el proceso predominante que emplea baños de ácido sulfúrico para producir capas de óxido en la superficie del aluminio. La resistencia a la corrosión de este proceso es adecuada y admite múltiples aplicaciones de tintes.

Pros:

• Rentable y ampliamente utilizado.
• El anodizado de tipo II proporciona acabados decorativos cuando la solución de anodizado contiene bajas concentraciones de silicio.
• Resistencia moderada al desgaste.

Contras:

• Los materiales de fundición a presión con alto contenido en silicio suelen producir bordes grises y oscuros o estriados en la superficie.
• El anodizado duro no puede absorber correctamente los tintes porque el silicio afecta negativamente al proceso.
• No es tan duradero como el anodizado duro.

Los mejores casos de uso:

• Carcasas de electrónica de consumo.
• Componentes de automoción con una exposición mínima al desgaste.
• Las piezas decorativas de aluminio de baja aleación de silicio son candidatas idóneas para esta aplicación.

2. Anodizado duro (Tipo III - Anodizado duro para aluminio fundido a presión)

El tercer tipo de anodizado, conocido como anodizado duro, requiere el funcionamiento de un baño de ácido sulfúrico a baja temperatura con niveles de tensión y densidad de corriente más elevados. El proceso de anodización genera una capa de óxido extremadamente duradera que se hace más gruesa.

Pros:

• Proporciona una resistencia superior al desgaste y la corrosión.
• El proceso produce capas de óxido capaces de alcanzar un grosor máximo de 50 micras, lo que equivale a 2 mils.
• Las superficies anodizadas duras alcanzan una dureza Rockwell C de entre 60-70, lo que resulta excelente para uso industrial.

Contras:

• La alta concentración de átomos de silicio durante este proceso da lugar a superficies oscurecidas de acabado insatisfactorio y a resultados desiguales.
• Las aplicaciones decorativas no pueden beneficiarse del uso del anodizado duro como proceso de acabado.
• La temperatura, junto con los niveles de tensión, deben controlarse con precisión para evitar que el equipo se queme durante este proceso.

Los mejores casos de uso:

• Componentes aeroespaciales y militares.
• Maquinaria y herramientas industriales.
• Los requisitos de ingeniería industrial de las piezas de los motores de automoción exigen una gran durabilidad.

3. El proceso de Anodizado con Ácido Crómico sigue las especificaciones de Anodizado Tipo I - MIL-A-8625 Tipo I.

Los usos del anodizado con ácido crómico consisten en proporcionar acabados anodizados suaves de película fina a componentes que necesitan cambios dimensionales mínimos. El proceso de anodizado proporciona una buena resistencia a la corrosión, aunque el anodizado de tipo III genera resultados superiores contra el desgaste en comparación con este método.

Pros:

• Este proceso ofrece resultados óptimos para el funcionamiento en piezas de fundición a presión de poco espesor junto con requisitos de mecanizado de precisión.
• El procedimiento de anodizado funciona a intensidad reducida, lo que redunda en ventajas de seguridad para los componentes a base de sillicio.
• Las propiedades protectoras contra la corrosión derrotan a la anodización de tipo II.

Contras:

• El nivel de resistencia al desgaste que se consigue con el anodizado ácido es inferior al que proporciona el anodizado de tipo III.
• Los programas educativos y regulares deben controlar el uso del ácido crómico porque plantea riesgos medioambientales.
• Opciones de color limitadas, normalmente sólo gris o transparente.

Los mejores casos de uso:

• Este proceso es adecuado para componentes de aeronaves que deben conservar sus dimensiones exactas.
• Las necesidades de los dispositivos médicos que requieren resistencia a la corrosión crean aplicaciones adecuadas.
• Los artículos pequeños de fundición a presión que necesitan una capa protectora delgada se adaptan mejor a este proceso.

¿Qué tipo de anodizado es mejor para el aluminio fundido a presión?

Tabla 1 El mejor método de anodizado depende de la aplicación prevista

• La opción más adecuada para aplicaciones industriales requiere anodizado duro (Tipo III).
• El procedimiento de anodizado conocido como Tipo II puede ser adecuado para fines decorativos dado el bajo contenido de silicio en el aluminio.
• El anodizado con ácido crómico de tipo I proporciona los mejores beneficios de protección contra la corrosión a las piezas finas.
• En la siguiente sección se analizará el método completo de anodización de aluminio fundido a presión para obtener resultados óptimos.

Proceso paso a paso para anodizar aluminio fundido a presión

El proceso de anodizado resulta difícil para el aluminio fundido a presión en comparación con el aluminio forjado debido al alto contenido de silicio y a la estructura porosa junto con los elementos de aleación. Un control adecuado del proceso junto con unos procedimientos de preparación apropiados darán lugar a capas anodizadas funcionales y duraderas. El siguiente procedimiento describe el proceso de anodizado del aluminio fundido a presión.

Paso 1: Seleccionar la aleación adecuada

• Elija una aleación de aluminio fundido a presión con bajo contenido en silicio para obtener mejores resultados de anodizado.
• El aluminio fundido a presión que contenga niveles de silicio superiores a 8% creará en la superficie un aspecto oscuro y manchado difícil de manejar.

Aleaciones recomendadas:

• El anodizado es óptimo cuando se utiliza aluminio A356 o 6061, ya que contienen bajos niveles de silicio.
• Las dos aleaciones de aluminio fundido a presión más utilizadas, ADC12 y A380, necesitan procedimientos específicos de pretratamiento antes del proceso de anodizado.

Paso 2: Preparación de la superficie

Para conseguir acabados anodizados uniformes en aluminio fundido a presión es esencial eliminar los contaminantes superficiales, así como las inclusiones de silicio con todos sus óxidos presentes.

Proceso de limpieza:

• Para eliminar el aceite y la suciedad es necesario utilizar limpiadores alcalinos o limpiadores con disolventes durante la fase de desengrase.
• Es necesario sumergir la superficie en una solución que contenga sosa cáustica (NaOH) para extraer las impurezas.
• La eliminación de los óxidos no deseados requiere el uso de ácido nítrico o ácido fluorhídrico como agentes Desmutadores.
• El paso opcional de pulido mecánico incluye el lijado o granallado para lograr una mejor uniformidad de la superficie justo antes del anodizado.

Paso 3: Proceso de anodizado

Colocado en el baño electrolítico tras limpiar el aluminio, permite que la superficie desarrolle una capa de óxido.

Tabla 2 Parámetros clave de anodizado:

Paso 4: Colorear (opcional)

La presencia de silicio impide que el aluminio anodizado fundido a presión absorba correctamente los tintes en su estructura.

• El negro junto con el gris oscuro y el bronce resultan ser los colores más adecuados cuando se aplican al aluminio fundido a presión anodizado.
• El aspecto de los tonos azules, rojos y amarillos mostrará patrones irregulares debido a la interferencia del silicio en el aluminio fundido a presión anodizado.

Paso 5: Sellado de la capa anodizada

La aplicación de un sellante es crucial porque refuerza la protección contra la corrosión y la longevidad del material.

• El anodizado de tipo II utiliza como condición estándar el sellado con agua caliente a temperaturas entre 98 y 100 grados Celsius.
• Los componentes anodizados especialmente duros deben utilizar un tratamiento de sellado de acetato de níquel para obtener las máximas prestaciones de resistencia al desgaste.
• Junta de PTFE (teflón) - Ideal para aplicaciones industriales y aeroespaciales.

Buenas prácticas y consejos para anodizar aluminio fundido

Seleccione aleaciones con bajo contenido en silicio como su opción preferida para aplicaciones de anodizado.

• El proceso de anodización da mejores resultados cuando se utilizan aleaciones con un contenido de silicio inferior a 8%.
• El prepulido junto con el tratamiento con ácido crómico es necesario para anodizar aleaciones de fundición a presión de alto contenido en silicio.

Mejorar el acabado superficial con pretratamiento

• El proceso de granallado ofrece dos ventajas: alisa las superficies rugosas y mejora la uniformidad general del revestimiento.
• El doble desmutado, que consiste en dos inmersiones en ácido nítrico antes del anodizado, elimina los materiales sobrantes de la superficie.

Control de la temperatura y la tensión durante el anodizado

• El proceso de anodizado produce mejores resultados cuando se realiza a bajas temperaturas junto con una elevación lenta del voltaje para evitar daños electrolíticos.
• El pasaje menciona que la aplicación de mayores densidades de corriente durante el anodizado mejora el crecimiento de capas gruesas en los procesos de anodizado duro.

Limitar el anodizado a tonos oscuros

• El negro y el gris oscuro funcionan mejor en aluminio fundido a presión con alto contenido en silicio.
• Los tintes claros tienden a producir patrones poco satisfactorios durante la aplicación.

Aplicaciones del aluminio inyectado anodizado duro

Las propiedades mejoradas de resistencia al desgaste junto con la resistencia a la corrosión y la durabilidad hacen que el anodizado duro sea adecuado para:

Aeroespacial y defensa

• El proceso de anodizado duro trata eficazmente las piezas de los motores de los aviones, ya que mejora la resistencia al calor durante el vuelo y reduce el desgaste de las piezas.
• Las carcasas y las cajas, que cumplen las normas militares, utilizan revestimientos superficiales anodizados que resisten entornos difíciles.

Automoción y transporte

• Los componentes de las transmisiones, los motores y los frenos se benefician de los procedimientos de anodizado duro.
• Las necesidades de alta durabilidad de los componentes de motocicletas y bicicletas buscan piezas que se sometan a un tratamiento de anodizado duro.

Maquinaria y equipos industriales

• Los cilindros hidráulicos y neumáticos reciben un tratamiento de anodizado duro para mejorar su resistencia al desgaste.
• Engranajes, válvulas y utillaje industrial - Mayor lubricidad y vida útil.

Electrónica de consumo y productos sanitarios

• La protección anodizada dura en portátiles y dispositivos móviles y cámaras aumenta su resistencia a las rozaduras.
• Los instrumentos e implantes médicos anodizados reciben características biocompatibles que evitan la corrosión durante el proceso.

Conclusión

El alto contenido de silicio junto con la porosidad y los elementos de aleación del aluminio fundido a presión presentan dificultades especiales durante el anodizado, ya que afectan al crecimiento de una capa de óxido uniforme. El control de las fases de pretratamiento y la selección de técnicas de anodizado y procesos de seguimiento adecuados permiten producir materiales más duraderos y resistentes a la corrosión y al desgaste. La resistencia de la capa protectora varía entre el anodizado de Tipo II en solución de ácido sulfúrico y el anodizado duro de Tipo III, dependiendo de si las aplicaciones industriales o de alto rendimiento requieren esta protección. El anodizado con solución de ácido crómico (Tipo I) encuentra especial valor en la protección de elementos finos y precisos que necesitan una modificación mínima de tamaño. La calidad final de un acabado anodizado en productos de aluminio fundido a presión depende en gran medida de lo bien que se preparen los componentes fundidos a presión antes del anodizado y de lo bien que se controlen las condiciones del electrolito y los procedimientos de sellado. Las limitaciones de la absorción de colorantes afectan sobre todo a los compuestos con alto contenido en silicio, pero el anodizado sigue proporcionando una valiosa mejora de la superficie de componentes de automoción y aeroespaciales, junto con maquinaria industrial y dispositivos médicos, así como electrónica de consumo. La selección de materiales para fines específicos, combinada con unos valores óptimos de los parámetros del proceso y el cumplimiento de las mejores prácticas, ayudan a los fabricantes a conseguir que el anodizado de aluminio fundido a presión alcance las expectativas de rendimiento deseadas y cumpla los requisitos de la industria.

Preguntas más frecuentes (FAQ)

1. El proceso de anodización funciona en aluminio fundido a presión con alto contenido de silicio.

Los tipos de aluminio fundido a presión con alto contenido en silicio ADC12 y A380 son difíciles de anodizar debido al silicio, que interrumpe el proceso de formación de capas de óxido uniformes. Lo que suele ocurrir con estos materiales durante el anodizado es que producen un aspecto irregular y oscuro. El resultado del anodizado requiere amplios métodos de pretratamiento que incluyen pulido mecánico y granallado y tratamiento con ácido crómico como primer paso.

2. La superficie del aluminio fundido a presión anodizado presenta tanto zonas oscuras como regiones de pigmentación desigual.

La formación de la capa de óxido metálico queda incompleta en el aluminio fundido a presión debido a que la concentración de silicio en el metal dificulta su buen funcionamiento. Los altos niveles de silicio superiores a 8% en las aleaciones provocan que los acabados anodizados se vuelvan grises u oscuros o muestren un aspecto irregular en toda la superficie. La prevención de este problema depende de la utilización de procesos de pretratamiento adecuados que incluyen el Desmutado con ácido nítrico combinado con el pulido mecánico.

3. ¿Pueden someterse las sustancias anodizadas de aluminio inyectado a procesos de teñido?

La presencia de silicio en el aluminio fundido a presión anodizado imposibilita los procedimientos de teñido porque dificulta la formación de una capa de óxido que impide la penetración del color. Los mejores resultados se obtienen utilizando colores negros y grises oscuros, ya que los tonos claros o brillantes pueden producir resultados desiguales. El aluminio anodizado duro de estructura tipo III permanece sin teñir porque su densa densidad y su coloración oscura le impiden absorber los tintes.