Anodização e Coloração do Alumínio

CPA Corantes e Produtos Químicos para Anodização de Aluminio

Ministrante: João Ricardo Baptista

Anodização e Coloração

do Alumínio

1980 – Fundação: Comércio Paulista de Anilinas – Corantes e produtos químicos

para indústria têxtil, couro, papel e alumínio anodizado

1993 – Acordo com Sandoz SA.

1995 – Sandoz transforma-se em Clariant

Introdução

.

• Aplicação do alumínio e desenvolvimento de suas ligas

 Substituiu os outros materiais devido suas vantagens;

 As necessidades fizeram, com que ligas fossem

desenvolvidas.

• Observação sobre o alumínio e suas ligas

 Cor própria: diferente conforme pureza e composição.  Acabamento final: depende muito da qualidade

Classificação das Ligas

Liga 1xxx: Indústrias química e elétrica

Liga 2xxx: Aeronaves (graças a sua elevada resistência mecânica)

Liga 3xxx: Aplicações arquitetônicas e produtos de uso geral

Liga 4xxx: Varetas ou eletrodos de solda e chapas para brasagem

Liga 5xxx: Produtos expostos à atmosfera marinha como cascos de barcos

Liga 6xxx: Produtos extrudados de uso arquitetônico

Liga 7xxx: Componentes estruturais de aeronaves e outras aplicações que

necessitam de elevados requisitos de resistência.

Anodização

Processo eletroquímico que tem por finalidade formar controladamente uma

camada de óxido na superfície de um metal.

 No alumínio melhora:

 Resistência a intempéries

 Dureza superficial

 Resistência a corrosão e abrasão

 Resistência elétrica.

TIPOS DE ANODIZAÇÃO

É classificada de acordo com o ácido que compõe o

eletrólito:

TIPO

APLICAÇÃO

Sulfúrica

Crômica

Propriedades do Alumínio Anodizado

Propriedade Natural Anodizado

Corrosão Alta Muito baixa

Possibilidade de Estética Limitada Diversos acabamentos e cores

Durabilidade Baixa Longa vida. Não descasca

Dureza superficial Baixa De boa a excelente. Não risca ou lasca Manuteção Não responde bem Baixa – apenas agua e sabão neutro Estabilidade de cor Não responde bem Boa resistência a raios UV

Saúde, segurança e ambiente

Quimicamente estável, não é prejudicial ao ser humano, não se decompõe, totalmente reciclável etc

Processo de anodização de alumínio

Etapas de

Qualidade

Essencial

1. Material

2. Tratamento Mecânico (lixamento, polimento,

etc)

3. Desengraxe

4. Fosqueamento

5. Neutralização / Desoxidação

6. Abrilhantamento: Eletrolitico / Químico

7. Anodização

8. Tingimento: Orgânico / Inorganico /

Eletrolítico

Anodização

• Peça é imersa em solução ácida

• Corrente Continua é aplicada

• Alumínio metálico se converte em

óxido de alumínio. Camada

barreira – isolante elétrica

• Na superfície pequenos pits são

formado, em decorrência da

dissolução da camada barreira

• Estes pits crescem formando os

poros

Alumínio

Anodizado

Camada de óxido de alumínio

Tamanho do Poro: 8

-25 μm

Diâmetro do Poro 0.01

μm = 100 Å

Quantidade 10

_{Poro /}

cm

Fatores que influenciam a formação da camada

anodizada

• Liga

• Concentração de ácido sulfúrico

• Teor de alumínio dissolvido

• Densidade de corrente

• Tensão

• Tempo

• Temperatura do banho

• Agitação

• Impurezas solúveis

• Impurezas insolúveis

Fatores que influenciam a cor da camada

• Puríssima:

camada clara e transparente –

bom abrilhantamento;

• Puro:

camadas claras – razoável abrilhantamento

• Anodizável:

1 a 2% de manganês dá um aspecto martelado

ligeiramente bronzeado,

1 a 5% de magnésio proporciona um aspecto

ligeiramente azulado,

0.6 a 1.5 % de silício proporciona tons ligeiramente

acinzentados.

Parâmetros de Anodização

Ácido sulfúrico (livre)

165-225 g/l

Teor de alumínio

5-15 g/l

Densidade elétrica

1.2 - 1.5 A/dm²

Tensão elétrica

12-20V

Tipo de corrente

Corrente contínua

Temperatura

17-22ºC

Duração

25-55min

Espessura da camada

8 a 25 µm

COLORAÇÃO

Processos de tingimento:

 Adsorção (corantes orgânicos);

 Químicos (ligações inorgânicas de metais);

 Eletrolíticos (sais metálicos, processos em 2 etapas);

 Coloração própria (coloração integral).

Coloração por adsorção

• A peça é imersa

• A cor é adsorvida para

dentro das paredes do poro

• Propriedades de solidez

dependem da escolha do

corante, quantidade de

corante adsorvido,

propriedades do poro e

selagem

Aluminio Anodizado

Aluminio Colorido

Coloração eletrolítica

• A peça anodizada é imersa em uma solução contendo sais metálicos ​​(por exemplo, sulfato de estanho).

• A tensão alternada é aplicada.

Partículas metálicas são precipitadas no fundo do poro.

• O metal será precipitado com o decorrer do tempo. Tons de bronze preto podem ser obtidos.

• Através deste método são obtidos tingimentos com alta solidez à luz e ao tempo .

• Imersão no tanque de selagem

- Água quente 98°C com

Removedor de Smut

- Acetato de Níquel 98°C

- Surfactante “Blend” 85°C

- Acetato de Níquel + Surfactante

75 °C

- Fluoreto de Níquel 27°C

• Com o tempo, o óxido de

alumínio é hidratado e os poros

começam a fechar.

ESTUDO: ANODIZAÇÃO E

COLORAÇÃO COM CORANTES

ORGÂNICOS EM LIGAS FUNDIDAS

•

Objetivo:

• Observar e comparar o comportamento de diferentes ligas fundidas no processo de anodização e coloração com corantes orgânicos.

• Ligas

1. Chapas da liga 1100 2. Perfis da liga 6000 3. Tarugos da liga 7075

4. Chapas e retalhos da liga 2024 5. Lingote da liga 323

6. Lingote da liga 306

• Objetivo:

Comprovar que a escolha da liga afeta diretamente o resultado final, independente do processo de fundição.

CONDIÇÕES DE APLICAÇÃO

• Material: Ligas fundidas em coquilha, sem tratamento mecânico ou químico

• Desengraxe: Desengraxe Alcalino 5 minutes - 50°C

• Anodizaçao: Processo DC Padrão

- 190 g/L H₂SO₄ - 5,23 g/l Al - 19°C - 1.5A/dm²

• Tingimento Corante Bordo, 1 g/l, pH 5.5, Temperatura 25ºC

• Neutralização :

Ácido Nitrico - 100 g/l; Aditivo - 10 g/l; 5 minutos

• Selagem Selagem a média temperatura a base de níquel

RESULTADOS - ILUSTRAÇÃO

1

2

3

4

5

6

1100

6000

7075

2024

323

306

Parte não anodizado para comparação

CONDIÇÕES DE APLICAÇÃO

• Material:

• Desengraxe: Desengraxe Alcalino 5 minutes - 50°C

• Anodizaçao: Processo DC Padrão

- 190 g/L H₂SO₄ - 5,23 g/l Al - 19°C - 1.5A/dm²

• Tingimento Corante Vermelho, 3 g/l, pH 5.5, Temperatura 45ºC e conforme ilustração

• Neutralização :

Ácido Nitrico - 100 g/l; Aditivo - 10 g/l; 5 minutos

• Selagem Selagem a média temperatura a base de níquel condições padrão

• Desoxidação: Ácido Nitrico - 100 % ; Aditivo - 40 g/l; 60 segundos

RESULTADOS - ILUSTRAÇÃO

1

2 3

4

5

6

1100 6000

7075 2024

323

306

Parte não colorida comparação e visualização da cor da camada Corante preto apropriado para peças fundidas

Corante preto não indicado para peças fundidas

CONCLUSÃO DOS TESTES

 O processo de Anodização deve ser muito bem controlado em ligas com alto

teor de silicio, deve-se utilizar controle por densidade de corrente e não por

tensão fixa.

 A utilização de processos de desoxidação antes da Anodização removem o silicio

da superfície, com isto surge a possibilidade de coloração

Lição de Casa

 Continuar estudos para melhorar a desoxidação, com o intuíto de preparer a

superfície para o processo de anodização

 Testar mudanças no eletrolito, temperatura, concentração de ácido e inclusão

de aditivos

TESTE COMPARATIVO DE

CLASSES DE CORANTES EM

•

Objetivo:

• Observar e comparar corantes de classes diferentes através do método Sanodal de Anodização

• Solidez à intempéries

Equipamento : Weather-OMeter Atlas

Irradiação: 0,35 W/m²

Comprimento de Onda : 340nm Lâmpada : Xenônio 3000 Watts Temperatura do Corpo : 40-50ºC Umidade Relativa : 60-80%

Ciclo de Chuva : 18:102

• Objetivo:

CONDIÇÕES DE APLICAÇÃO

• Material: Tubo Liga 6063

• Desengraxe: Desengraxe com Anodal® _{Cleaner NFO 5 minutes}

-50°C

• Anodizaçao: Processo DC Padrão

- 195 g/L H₂SO₄ - 8 g/l Al

- 19°C - 1.5A/dm²

• Camada: 22-25 µm

• Tingimento De acordo com tabela 1, a seguir

• Fosqueament

o:

Soda Cáustica - 80 g/l; Anodal EC-2 - 50 g/l; 10 minutos – 60 °C

• Tingimento – Tabela 1

Corante Concentração Temperatura pH Tempo Obs:

Sanodal Laranja 3LW 3 g/l 50°C 5.5 40 Tamponado com 8 g/l de Acetato de Sódio

Sanodure Bronze Sólido L 3 g/l 50°C 5.5 40 Tamponado com 8 g/l de Acetato de Sódio

Sanodure Castanho Amarelado 2G 3 g/l 50°C 5.5 40 Tamponado com 8 g/l de Acetato de Sódio

Sanodure Bordo RL 3 g/l 50°C 5.5 40 Tamponado com 8 g/l de Acetato de Sódio

Sanodure Violeta CLW 3 g/l 50°C 5.5 40 Tamponado com 8 g/l de Acetato de Sódio

CONDIÇÕES DE APLICAÇÃO

• Selagem em Duas Fases – Tabela 2

Processo Concentração Temperatura pH Tempo camada Tipo de Selagem Anodal CS-3

Anodal SH-1

5 g/L 27°C 5.8 20 min Selagem Fria 2 mL/L 80°C 5.8 40 min Selagem à

Média Tempetura

•

Teste de Solidez à Intempéries

 Norma - DIN EN 20105-A02

 Fornecer resultados comparáveis ​​e reproduzíveis

R E S U LTA D O S

Tempo de Exposição 250hs 700hs 1100 1650

Sanodal Laranja 3LW 4 4 4 4

Sanodure Bronze Sólido L 4 3-4 3-4 3-4

Sanodure Bordo RL 3-4 3 3 2-3

Sanodure Castanho Amarelado

2G 3-4 3-4 3-4

3

Sanodure Violeta CLW 4 4 4 4

Sanodye (Sanodal) Azul 2LW 4-5 4-5 4-5 4-5

Sanodal Verde 3LW 5 4-5 4-5 4

Tempo de Exposição 250hs 700hs 1100 hs 1650 hs

Sanodal Verde 3LW

Sanodye (Sanodal) Azul 2LW Sanodure Violeta CLW

Sanodure Castanho Amarelado 2G Sanodure Bordo RL

Sanodure Bronze Sólido L Sanodal Laranja 3LW

CONCLUSÃO DOS TESTES

 Os corantes classe Sanodal (Laranja 3LW, Azul 2LW e Verde 3LW) tiveram

degradação imperceptível. Em outros testes estes corantes suportaram tempos acima de 5000 horas.

 Os corantes classe Sanodure (Bronze Sólido L, Castanho Amarelado 2G, Bordo RL e Violeta CLW) tiveram resultados acima do esperado. Este resultado deve-se a selagem em duas fases.

 Tingimentos com concentrações altas e tempos ideais de tingimento (2 min/micra) apresentam melhores índices de solidez.

 A camada de anodização é um fator preponderante na qualidade final do tingimento e suas características. Para peças expostas a ambientes externos recomendamos sempre camadas acima de 20 micra

 A escolha da corante é muito importante, por isto recomendamos para casos especiais consultar nosso departamento técnico.

Áreas Chaves de Aplicação

Arquitetura Moderna

•

Interna e Externa, muito utilizado na Europa

•

Aumenta a percepção de valor do bem

•

Beleza e durabilidade

Aparelhos Eletrônicos

•

_{Equipamento funcional}

•

_{Produtos com “life style” vibrantes com aparência metálica}

•

_{Suavidade / Tátil / Identificação de Superfície}

•

_{Enaltece o valor da Marca}

•

_{Resistência ao tempo}

Automotivo

•

_{Somente interno}

•

_{Metal mais leve (exceto Mg)}

•

_{Economia de combustível = topo da lista}

Apresentação

CPA

PERGUNTAS?

João Ricardo Baptista

Telefone: 4109.6769, 4055.2631 Site: www.cpacorantes.com.br