L'anodizzazione dell'alluminio (trattamento di anodizzazione) è un trattamento superficiale effettuato per proteggere le proprietà intrinseche dei materiali di alluminio. La sua applicazione è molto ampia e si può dire che quasi tutti i prodotti industriali in alluminio lo utilizzano. Diamo un'occhiata alle caratteristiche, ai vantaggi e agli svantaggi dell'alluminio anodizzato.
Caratteristiche dell'anodizzazione dell'alluminio (trattamento di anodizzazione)
L'anodizzazione dell'alluminio è un processo di produzione artificiale di una pellicola di ossido sulla superficie dell'alluminio.
In generale, l’alluminio viene percepito come un metallo che non tende alla ruggine, ma in realtà l’alluminio stesso ha un’elevata tendenza a ionizzarsi e ha la proprietà di reagire facilmente con diverse sostanze chimiche come acqua e ossigeno. Pertanto, dopo essere entrato in contatto con l'aria, si combinerà con gli elementi di ossigeno presenti nell'aria per produrre un sottile film di ossido chiamato allumina (AL2O3), noto anche come bauxite, caratterizzato da proprietà chimiche molto stabili. Pertanto, non solo ha proprietà antiossidanti, ma resiste anche all'erosione dei liquidi e delle sostanze acide, rendendolo meno probabile che provochi altre reazioni chimiche. Pertanto, anche senza trattamenti speciali, lo strato di pellicola di ossido sulla superficie dell'alluminio ha la proprietà di proteggere l'interno dalla corrosione. Ecco perché l'alluminio è considerato un metallo che non arrugginisce. Pertanto, i metalli con proprietà interne protette da pellicole naturali sulla superficie sono chiamati stati inattivi. Tuttavia, questo film di ossido naturale è solo di circa 2 nm, molto sottile e anche lievi graffi possono esporre il substrato interno. Pertanto, non ci si può aspettare che abbia un buon effetto anticorrosivo. Pertanto, l'alluminio viene sottoposto a un trattamento elettrolitico per produrre artificialmente una pellicola di ossido più spessa, nota come anodizzazione dell'alluminio. Oltre all'acido solforico e all'acido cromico, l'alluminio può essere immerso anche in soluzioni acquose acide come l'acido fosforico e l'acido ossalico. L'alluminio viene posizionato sul lato dell'anodo (elettrodo positivo) per l'elettrolisi e, a causa della reazione di ossidazione che avviene sull'anodo, sulla superficie dell'alluminio si formerà una pellicola di ossido. Quindi questo trattamento è noto anche come trattamento di anodizzazione dell'alluminio. Noto anche come trattamento di anodizzazione. Lo spessore del film di ossido prodotto dall'anodizzazione dell'alluminio è compreso tra 5 e 70 μ m, con struttura a nido d'ape e piccoli fori disposti in modo regolare al centro dell'unità esagonale. Un'altra caratteristica dell'anodizzazione dell'alluminio è che il pezzo ossidato include una porzione di pellicola sottile che aumenta verso l'esterno dalla superficie del materiale di base, nonché una porzione che penetra verso l'interno dalla superficie del materiale di base. Pertanto, durante l'anodizzazione delle parti dopo l'anodizzazione, lo strato di ossido di alluminio deve essere rimosso una volta per ridurre lo spessore del substrato e renderlo più sottile. A causa dell'anodizzazione secondaria, il film aumenterà ulteriormente verso l'esterno e cambieranno anche le dimensioni esterne del prodotto. Ad esempio, nell'anodizzazione standard dell'alluminio bianco, poiché lo spessore del film di anodizzazione dell'alluminio è di circa 10 μm, la dimensione della superficie può aumentare verso l'esterno di circa 5 μm dopo l'anodizzazione dell'alluminio. È opportuno notare che nei fori del sacchetto, ad esempio nei fori delle viti senza penetrazione, anche se viene effettuato preventivamente un trattamento sgrassante, può rimanere olio da taglio nei fori e talvolta queste soluzioni possono fuoriuscire durante l'anodizzazione dell'alluminio. Nei fori a forma di sacchetto, ad esempio nei fori filettati non passanti, anche se viene effettuato preventivamente il trattamento sgrassante, è possibile che rimanga dell'olio da taglio nel foro. In alcuni casi, queste soluzioni potrebbero fuoriuscire durante l'anodizzazione, quindi è necessario prestare attenzione.
Tipi di anodizzazione dell'alluminio
L'anodizzazione dell'alluminio può essere classificata in varie tipologie in base al colore e alla superficie. Di seguito i tre più rappresentativi.
Anodizzazione dell'alluminio bianco: è il metodo più comune di anodizzazione dell'alluminio. Non apparirà bianco, ma renderà leggermente opaco l'aspetto del supporto. Lo spessore del film è di circa 10 μm.
Anodizzazione alluminio nero: L'anodizzazione dell'alluminio è tinta in diversi colori. Quella tinta di nero si chiama anodizzazione dell'alluminio nero. È il metodo più comunemente utilizzato per l'anodizzazione dell'alluminio colorato.
Anodizzazione alluminio (opaca): Se il materiale viene sabbiato prima del trattamento di anodizzazione dell'alluminio, si otterrà un effetto opaco. Ha proprietà decorative particolarmente elevate nell'anodizzazione dell'alluminio e può essere tinto non solo in bianco ma anche in più colori.
I vantaggi dell'anodizzazione dell'alluminio
Oltre a prevenire la corrosione dell’alluminio, l’anodizzazione dell’alluminio presenta molti altri vantaggi.
Non perde pelo: l'anodizzazione dell'alluminio cresce e si integra erodendo il materiale di base. Pertanto, a differenza della galvanica e della spruzzatura, non è necessario preoccuparsi della caduta dello strato di ossido.
Forte resistenza alla corrosione, resistenza al cambiamento di colore e resistenza alla corrosione: il componente principale dell'ossido di alluminio (AL2O3) è l'allumina, che ha proprietà chimiche stabili e non reagisce facilmente con altri prodotti chimici. Inoltre, sigillando i fori a nido d'ape formati sulla pellicola di ossido, si può ottenere una maggiore resistenza alla corrosione. Ciò impedirà lo scolorimento e la corrosione.
La pellicola di ossido è molto dura e ha una forte resistenza all'usura: l'alluminio stesso è un metallo relativamente morbido, facile da lavorare e deformare. La durezza superficiale è solo di circa HV20~150. Tuttavia, poiché l'ossido di alluminio è una sostanza molto dura, la durezza superficiale dell'alluminio dopo l'anodizzazione può essere aumentata fino a circa HV200-600. Pertanto, il suo vantaggio è una forte resistenza all'usura. Soprattutto per i materiali anodizzati in alluminio duro con uno spessore del film superiore a 20 μm, la loro durezza supera HV400 e la loro durezza superficiale può superare quella dell'acciaio inossidabile. Pertanto può essere utilizzato anche per componenti scorrevoli come alberi.
Può essere colorato in molteplici colori ed ha un bell'aspetto: come accennato in precedenza, la sottile pellicola formata dall'anodizzazione dell'alluminio presenta dei micropori disposti in modo regolare. Può assorbire coloranti e può essere colorato in vari colori, che è anche uno dei vantaggi dell'anodizzazione dell'alluminio. La colorazione dell'anodizzazione dell'alluminio si ottiene immergendo le parti in una soluzione di colorante disciolto dopo il trattamento elettrolitico e prima di sigillare i fori del nido d'ape. Il risultato è una bella superficie con una lucentezza metallica brillante, diversa dai rivestimenti, che è anche una delle sue caratteristiche. Inoltre, a causa dell'elevata durezza dell'anodizzazione dell'alluminio stesso, la sua bella superficie non si danneggia facilmente, che è anche la sua caratteristica. Pertanto, i prodotti in alluminio anodizzato vengono solitamente utilizzati in campi che richiedono un bell'aspetto, come gli esterni degli edifici e gli esterni delle macchine.
Forte isolamento e non conduttivo: la pellicola di ossido di alluminio formata dall'anodizzazione dell'alluminio non è conduttiva. L'alluminio stesso ha un'elevata conduttività, ma dopo il trattamento di anodizzazione dell'alluminio acquisisce proprietà isolanti. Al contrario, se si desidera conduttività, lo strato di alluminio anodizzato può essere rimosso mediante taglio o altri metodi per esporre il materiale di base.
Bassa conduttività termica ma elevata dissipazione del calore: l'anodizzazione dell'alluminio ha una bassa conduttività termica e proprietà di isolamento termico. D'altra parte, l'alluminio anodizzato ha le caratteristiche di elevata radiazione (come la radiazione nel lontano infrarosso) e di elevata dissipazione del calore. Pertanto, l'alluminio anodizzato viene spesso utilizzato come componente di dissipazione del calore come un radiatore.
Svantaggi dell'anodizzazione dell'alluminio
Sebbene l’anodizzazione dell’alluminio presenti molti vantaggi, presenta anche alcuni svantaggi e problemi che devono essere notati.
Elevata fragilità, tenacità insufficiente: l'anodizzazione dell'alluminio forma uno strato di pellicola sottile molto duro. Pertanto, l'anodizzazione dell'alluminio stessa presenta gli svantaggi di un'insufficiente tenacità e di un'elevata fragilità. Se il trattamento di foratura o piegatura viene eseguito dopo il trattamento di anodizzazione dell'alluminio, potrebbe causare la rottura della pellicola o il distacco dello strato di anodizzazione dell'alluminio dalla fessura. Quindi è meglio completare la lavorazione di altre caratteristiche prima del trattamento di anodizzazione dell'alluminio, ma quando si acquistano materiali dopo il trattamento e la lavorazione di anodizzazione, è necessario prestare attenzione se lo strato di ossido è danneggiato.
Bassa resistenza al calore: a causa della fragilità dello strato di alluminio anodizzato, il suo svantaggio è che non può sopportare la deformazione e il ritiro da espansione del materiale di base. Soprattutto poiché il substrato di alluminio è un materiale soggetto a dilatazione termica, possono verificarsi crepe e desquamazione nello strato di alluminio anodizzato in ambienti con temperature superiori a 100 gradi. Sebbene l'alluminio anodizzato stesso sia uno strato di pellicola sottile stabile e robusto, le proprietà dell'alluminio del suo substrato inevitabilmente lo influenzano. Si prega di notare che non è adatto per l'uso in ambienti con temperature elevate o sbalzi termici significativi.