Anodização e Coloração do Alumínio

Transcrição

1 Anodização e Coloração do Alumínio CPA Corantes e Produtos Químicos para Anodização de Aluminio Ministrante: João Ricardo Baptista 1

2 1980 Fundação: Comércio Paulista de Anilinas Corantes e produtos químicos para indústria têxtil, couro, papel e alumínio anodizado 1993 Acordo com Sandoz SA Sandoz transforma-se em Clariant 1997 CPA passa a ser revendedor de toda a linha 2

3 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 3

4 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.

5 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. Diversificação de acabamento 5

6 TIPOS DE ANODIZAÇÃO É classificada de acordo com o ácido que compõe o eletrólito: TIPO Sulfúrica Crômica Oxálica APLICAÇÃO Caxilharia, decoração, técnica Indústria aeronáutica Caxilharia e técnica (Japão)

7 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 Eletricidade Muito bom condutor Isolante Tintas e adesivos Muito ruim Melhor Quimicamente estável, não é prejudicial ao ser humano, não se decompõe, totalmente reciclável etc

8 Processo de anodização de alumínio Anodising Process All Steps 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 9. Selagem: Quente / Média temperatura / Fria 10. Secagem Etapas de Qualidade Essencial Confidential

9 Anodização Formação da Camada DC 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 9

10 Camada de óxido de alumínio Tamanho da célula Diâmetro do poro Tamanho do Poro Oxido Camada Barreira Metal Tamanho do Poro: 8-25 μm Diâmetro do Poro 0.01 μm = 100 Å Quantidade Poro / cm 2 10

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12 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 12

13 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. 13

14 Parâmetros de Anodização Ácido sulfúrico (livre) g/l Teor de alumínio 5-15 g/l Densidade elétrica A/dm² Tensão elétrica 12-20V Tipo de corrente Corrente contínua Temperatura 17-22ºC Duração 25-55min Espessura da camada 8 a 25 µm 14

15 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 interferência 15

16 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 Grande gama de cores para decoração Aluminio Colorido Aluminio Anodizado 16

17 Coloração eletrolítica AC 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. 17 Alumínio Colorido

18 Sistemas de coloração 18

19 Selagem Promove a resistência a corrosão e fecha os corantes dentro do Poro 19 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. Alumínio Selado

20 ESTUDO: ANODIZAÇÃO E COLORAÇÃO COM CORANTES ORGÂNICOS EM LIGAS FUNDIDAS

21 Objetivo: Observar e comparar o comportamento de diferentes ligas fundidas no processo de anodização e coloração com corantes orgânicos. Ligas 1. Chapas da liga Perfis da liga Tarugos da liga Chapas e retalhos da liga Lingote da liga Lingote da liga 306 Objetivo: Comprovar que a escolha da liga afeta diretamente o resultado final, independente do processo de fundição.

22 CONDIÇÕES DE APLICAÇÃO Material: Ligas fundidas em coquilha, sem tratamento mecânico ou químico Desengraxe: Desengraxe Alcalino 5 minutes - 50 C Neutralização : Ácido Nitrico g/l; Aditivo - 10 g/l; 5 minutos Anodizaçao: Processo DC Padrão g/l H 2 SO 4-5,23 g/l Al - 19 C - 1.5A/dm² Tingimento Corante Bordo, 1 g/l, ph 5.5, Temperatura 25ºC Selagem Selagem a média temperatura a base de níquel condições padrão

23 RESULTADOS - ILUSTRAÇÃO Parte não anodizado para comparação

24 CONDIÇÕES DE APLICAÇÃO Material: Ligas fundidas em coquilha, sem tratamento mecânico ou químico Desengraxe: Desengraxe Alcalino 5 minutes - 50 C Neutralização Ácido Nitrico g/l; Aditivo - 10 g/l; 5 minutos : Desoxidação: Ácido Nitrico % ; Aditivo - 40 g/l; 60 segundos Anodizaçao: Processo DC Padrão g/l H 2 SO 4-5,23 g/l Al - 19 C - 1.5A/dm² Tingimento Corante Vermelho, 3 g/l, ph 5.5, Temperatura 45ºC e conforme ilustração Selagem Selagem a média temperatura a base de níquel condições padrão

25 RESULTADOS - ILUSTRAÇÃO Corante preto apropriado para peças fundidas Parte não colorida comparação e visualização da cor da camada Corante preto não indicado para peças fundidas

26 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 A composição da liga influência na cor da camada.

27 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 Utilizar eletropolimento

28 TESTE COMPARATIVO DE CLASSES DE CORANTES EM EXPOSIÇÃO A INTEMPÉRIES

29 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: Escolher corante adequado ao serviço final, e comprovar a durabilidade do tingimento

30 CONDIÇÕES DE APLICAÇÃO Material: Tubo Liga 6063 Desengraxe: Desengraxe com Anodal Cleaner NFO 5 minutes - 50 C Fosqueament o: Anodizaçao: Processo DC Padrão g/l H 2 SO 4-8 g/l Al - 19 C - 1.5A/dm² Camada: µm Soda Cáustica - 80 g/l; Anodal EC-2-50 g/l; 10 minutos 60 C Tingimento De acordo com tabela 1, a seguir Selagem De acordo com tabela 2, a seguir

31 CONDIÇÕES DE APLICAÇÃO Tingimento Tabela 1 Corante Concentração Temperatura ph Tempo Obs: Sanodal Laranja 3LW 3 g/l 50 C Tamponado com 8 g/l de Acetato de Sódio Sanodure Bronze Sólido L 3 g/l 50 C Tamponado com 8 g/l de Acetato de Sódio Sanodure Castanho Amarelado 2G 3 g/l 50 C Tamponado com 8 g/l de Acetato de Sódio Sanodure Bordo RL 3 g/l 50 C Tamponado com 8 g/l de Acetato de Sódio Sanodure Violeta CLW 3 g/l 50 C Tamponado com 8 g/l de Acetato de Sódio Sanodye Azul 2LW 3 g/l 30 C Tamponado com 5 g/l de Acetato de Amonio Sanodal Verde 3LW 3 g/l 30 C Tamponado com 8 g/l de Acetato de Sódio

32 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 min Selagem Fria 2 ml/l 80 C min Selagem à Média Tempetura

33 VISÃO GERAL DOS TESTES Teste de Solidez à Intempéries Norma - DIN EN A02 Fornecer resultados comparáveis e reproduzíveis Nem sempre equivale a exposição natural

34 RESULTADOS Tempo de Exposição 250hs 700hs Sanodal Laranja 3LW Sanodure Bronze Sólido L Sanodure Bordo RL Sanodure Castanho Amarelado G Sanodure Violeta CLW Sanodye (Sanodal) Azul 2LW Sanodal Verde 3LW horas de exposição, correspondem a aproximadamente 1 ano e meio a 2 anos de exposição a luz solar.

35 RESULTADOS - ILUSTRAÇÃO 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

36 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.

37 Mercados 37

38 Áreas Chaves de Aplicação Arquitetura Moderna Interna e Externa, muito utilizado na Europa Aumenta a percepção de valor do bem Beleza e durabilidade Desenha um linha de proteção e pintura 38

39 Áreas Chaves de Aplicação 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

40 Áreas Chaves de Aplicação Automotivo Somente interno Metal mais leve (exceto Mg) Economia de combustível = topo da lista

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42 PERGUNTAS? Apresentação Contato: João Ricardo Baptista Telefone: , Site: CPA 42

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