ES2324850B1 - Procedimiento de anodizado de aluminio o aleaciones de aluminio. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de anodizado de aluminio o
aleaciones de aluminio.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de anodizado de aluminio o aleaciones de aluminio
caracterizado porque comprende sumergir una pieza de aluminio o de
aleación de aluminio en una disolución acuosa a una temperatura
entre 0ºC y 140ºC, preferentemente comprendida entre 0ºC y 130ºC, y
en el que dicha disolución comprende:
- ácido sulfúrico,
- ácido tartárico y
- al menos una sal inorgánica de un elemento
seleccionado entre al menos un metal de transición, un elemento
lantánido, un actínido y combinaciones de ellos,
y aplicar una diferencia de potencial
controlado, obteniendo capas de óxido de aluminio con propiedades
tan buenas o incluso superiores que las obtenidas mediante
anodizado en disoluciones tradicionales de ácido crómico.
Description
Procedimiento de anodizado de aluminio o
aleaciones de aluminio.
La presente invención hace referencia a un
proceso de anodizado para piezas de aluminio o aleaciones de
aluminio, incluyendo aluminio puro o casi puro y todas sus
combinaciones con otros elementos en cualquier proporción.
Convencionalmente, las soluciones ácidas usadas
en procedimientos de anodizado están compuestas por ácido
sulfúrico en altas concentraciones, o por ácido crómico. Este
último es el componente principal utilizado en la industria
aeroespacial. El ácido sulfúrico no se utiliza en la industria
aeroespacial debido a la baja adherencia que presentan las piezas
tratadas, mientras que, el ácido crómico presenta una elevada
toxicidad en seres vivos y peligrosidad para el medio ambiente.
La disolución acuosa ácida de
tartárico-sulfúrico es un método alternativo con
bajo impacto ambiental para anodizar piezas mediante proceso
electrolítico, este método se describe en la patente número US
2002/0157961 A1. Otro método alternativo es una disolución acuosa
de ácido sulfúrico y ácido bórico descrito en la patente
estadounidense 4894127. Estos métodos no confieren a las piezas de
aluminio o de aleaciones de aluminio las mismas propiedades frente
a la corrosión que el tratamiento en ácido crómico.
El procedimiento de la presente invención
utiliza las piezas de aluminio o su aleación, descritas como ánodo
en una celda electrolítica con un electrolito acuoso ácido, con el
fin de generar una capa superficial de óxido de aluminio sobre
dichas piezas.
Este óxido de aluminio superficial mejora las
propiedades de resistencia frente a la corrosión y adherencia de
recubrimiento de una pieza de aluminio o de aleaciones de
aluminio.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de anodizado de aluminio o aleaciones de aluminio
caracterizado porque comprende sumergir una pieza de aluminio o de
aleación de aluminio en una disolución acuosa a una temperatura
comprendida entre 0ºC y 130ºC, y en el que dicha disolución
comprende:
- -
- ácido sulfúrico,
- -
- ácido tartárico y
- -
- al menos una sal inorgánica de un elemento seleccionado entre al menos un metal de transición, un elemento lantánido, un actínido y combinaciones de ellos, y
- aplicar una diferencia de potencial controlado.
La sal inorgánica del metal de transición puede
estar presente en una concentración de entre 5\cdot10^{7} y 1,5
M, preferentemente en una concentración comprendida entre
1\cdot10^{-6} y 1 M.
En el procedimiento de la invención dicha sal
inorgánica de metal de transición puede ser una sal de al menos un
metal seleccionado entre metales de los grupos IIIB, IVB, VB, VIB,
VIIB, VIIIB, IB y IIB, una sal de un elemento lantánido o actínido,
combinaciones de los anteriores, y preferentemente es una sal de
molibdeno.
La sal o sales inorgánicas anteriormente citadas
actúan como inhibidores de la corrosión al evitar desarrollar las
diferentes reacciones (depende del tipo de sal inorgánica) de
corrosión, mejorando por tanto el comportamiento frente a la
corrosión de las piezas.
Como ánodo se pueden utilizar las propias piezas
de aluminio o aleación de aluminio que se pretende anodizar.
Según realizaciones particulares el electrolito
es un electrolito acuoso ácido, preferentemente es una disolución
acuosa de ácido tartárico-sulfúrico.
Según una realización preferente, la disolución
acuosa que actúa como electrolito tiene una concentración de ácido
sulfúrico entre 0,1 y 1,5 M, preferentemente entre 0,2 M y 0,9 M, y
una concentración de ácido L(+)- tartárico entre 0,1 y 1,5 M,
preferentemente entre 0,2 y 0,8 M.
Según una realización más preferente aún dicha
disolución tiene una concentración de ácido sulfúrico entre 0,2 M y
0,9 M, ácido L(+)-tartárico de concentración entre
0,2 y 0,8M y una o varias sales inorgánicas compuestas al menos por
uno o varios metales de transición en una concentración entre
1\cdot10^{-6} y 1 M.
Durante el proceso de anodizado la temperatura
de la disolución acuosa se mantiene entre 0ºC y 140ºC,
preferentemente entre 0ºC y 130ºC, más preferentemente aún entre
5ºC y 80ºC, y más preferentemente entre 30 y 40ºC.
La célula electrolítica se somete según el
procedimiento a una diferencia de potencial de entre 0,5 V y 130 V,
preferentemente entre 1 V y 120 V, y más preferentemente aún entre
2 V y 100 V, y más preferiblemente entre 10 y 30 V.
La duración del procedimiento de anodizado de la
invención está comprendida entre 1 y 130 minutos, preferentemente
5 y 120 minutos, y más preferiblemente entre 5 y 40 minutos.
Este procedimiento tiene un ciclo de duración de
en torno a un 40% menos de tiempo con respecto al anodizado
convencional de ácido crómico.
La toxicidad y peligrosidad para el medio
ambiente de los residuos generados por esta invención es mucho
menor que la generada por los procedimientos de anodizado
tradicionales.
Ejemplo
1
Una pieza de la aleación de aluminio de la serie
2000 con dimensiones de 150x100x2 mm se somete a un tratamiento de
limpieza y decapado convencional: desengrase por inmersión durante
aproximadamente 10 minutos, enjuague en agua destilada durante
aproximadamente 5 minutos, decapado durante aproximadamente 10
minutos y enjuague en agua destilada durante 5 minutos.
Después la pieza se sumerge completamente en una
celda electrolítica, en la que la pieza hace la función de ánodo,
el cátodo está compuesto por acero inoxidable AISI 321 y tiene un
área geométrica igual o superior al área geométrica del ánodo. El
electrolito es una disolución acuosa ácida compuesta por ácido
sulfúrico 0,40 M, ácido L(+)-tartárico 0,53 M y
molibdato sódico 0,25 M. La temperatura de la celda se mantiene a
37ºC \pm 1ºC.
La diferencia de potencial se incrementa de 0 a
14 V a una velocidad de 2,8 V\cdotmin^{-1} y se mantiene a 14 V
durante 20 minutos, produciendo una capa de óxido de
aproximadamente 2 \mum.
La pieza se enjuaga en agua desionizada durante
aproximadamente 5 minutos y se sella en agua desionizada a
ebullición durante aproximadamente 40 minutos. Después se seca con
una corriente de aire caliente.
Ejemplo
2
Una pieza de aluminio de la serie 2000 plaqueada
con dimensiones de 150x100x2 mm se somete a un tratamiento de
limpieza y decapado convencional, como el descrito en el Ejemplo
1.
La pieza se sumerge completamente en una celda
electrolítica, en el que la pieza hace la función de ánodo, el
cátodo está compuesto por acero inoxidable AISI 321 y tiene un área
geométrica igual o superior al área geométrica del ánodo. El
electrolito y las condiciones de anodizado son iguales a las
descritas en el Ejemplo 1, obteniendo una capa de óxido de
aproximadamente 2 \mum.
La pieza anodizada se enjuaga y se sella de la
misma forma que en el ejemplo 1.
Ejemplo
3
(Comparativo)
Una pieza de la aleación de aluminio de la serie
2000 con dimensiones de 150x100x2 mm se somete a un tratamiento de
limpieza y decapado convencional, como el descrito en el Ejemplo
1.
La pieza se sumerge completamente en una celda
electrolítica, en el que la pieza hace la función de ánodo, el
cátodo está compuesto por acero inoxidable AISI 321 y tiene un área
geométrica igual o superior al área geométrica del ánodo. El
electrolito y las condiciones de anodizado son iguales a las
descritas en el Ejemplo 1, obteniendo una capa de óxido de
aproximadamente 3 \mum.
La pieza anodizada se enjuaga y se sella de la
misma forma que en el ejemplo 1.
Ejemplo
4
(Comparativo)
Una pieza de aluminio de la serie 2000 plaqueada
con dimensiones de 150x100x2 mm se somete a un tratamiento de
limpieza y decapado convencional, como el descrito en el Ejemplo
1.
Después la pieza se sumerge completamente en una
celda electrolítica, en la que la pieza hace la función de ánodo,
el cátodo está compuesto por acero inoxidable AISI 321 y tiene un
área geométrica igual o superior al área geométrica del ánodo. El
electrolito es una disolución acuosa ácida compuesta por ácido
sulfúrico 0,40 M y ácido L (+) -tartárico 0,53 M. La temperatura de
la celda se mantiene a 37ºC \pm 1ºC.
La diferencia de potencial se incrementa de 0 a
14 V a una velocidad de 2,8 V\cdotmin^{-1} y se mantiene a 14 V
durante 20 minutos, produciendo una capa de óxido de
aproximadamente 3 \mum.
La pieza anodizada se enjuaga y se sella de la
misma forma que en el ejemplo 1.
Ejemplo
5
(Comparativo)
Una pieza de aluminio de la serie 2000 plaqueada
con dimensiones de 150x100x2 mm se somete a un tratamiento de
limpieza y decapado convencional, como el descrito en el Ejemplo
1.
Después la pieza se sumerge completamente en una
celda electrolítica, en la que la pieza hace la función de ánodo,
el cátodo está compuesto por acero inoxidable AISI 321 y tiene un
área geométrica igual o superior al área geométrica del ánodo. El
electrolito es una disolución acuosa ácida que contiene ácido
crómico. La temperatura de la celda se mantiene entre 35ºC y
40ºC.
La diferencia de potencial se incrementa de 0 a
40 V a una velocidad de 5 V\cdotmin^{-1} y se mantiene a 14 V
durante 45 minutos, produciendo una capa de óxido de
aproximadamente 3 \mum.
La pieza anodizada se enjuaga y se sella de la
misma forma que en el ejemplo 1.
\vskip1.000000\baselineskip
- (1)
- Ensayo en cámara de niebla salina según la norma ASTM B 117.
- (2)
- Ensayo de adherencia de pintura según la norma ISO 2409 (antes y después de 14 días de inmersión en agua destilada).
Las piezas tratadas según la invención superan
las 336 horas en niebla salina según el requerimiento establecido
en la sección 3.7.1.2 de la norma militar
MIL-A-8625-F para
capas anódicas de tipo IC.
La comparación de los resultados obtenidos para
las pruebas realizadas sobre las piezas de los ejemplos de acuerdo
con la invención y el ejemplo comparativo concluye que los óxidos
producidos por la invención tienen mejores propiedades frente a la
corrosión que los óxidos producidos en medio acuoso ácido sin sales
inorgánicas. Estas propiedades son iguales o superiores a las
obtenidas mediante anodizado en ácido crómico.
Claims (15)
1. Un procedimiento de anodizado de aluminio o
aleaciones de aluminio caracterizado porque comprende
sumergir una pieza de aluminio o de aleación de aluminio en una
disolución acuosa, y en el que dicha disolución comprende:
- -
- ácido sulfúrico,
- -
- ácido tartárico y
- -
- al menos una sal inorgánica de un elemento seleccionado entre al menos un metal de transición, un elemento lantánido, un actínido y combinaciones de ellos,
- y aplicar una diferencia de potencial controlado.
2. Un procedimiento de anodizado según la
reivindicación 1, caracterizado porque dicha disolución
comprende además una sal inorgánica de un metal de transición de
concentración entre 1\cdot10^{-6} y 1 M.
3. Un procedimiento de anodizado según la
reivindicación 1, caracterizado porque dicha sal inorgánica
es una sal de molibdeno.
4. Un procedimiento de anodizado según la
reivindicación 1, caracterizado porque como ánodo se
utilizan las propias piezas de aluminio o aleación de aluminio que
se pretende anodizar.
5. Un procedimiento de anodizado según la
reivindicación 1, caracterizado porque se usa un electrolito
acuoso ácido.
6. Un procedimiento de anodizado según la
reivindicación 1, caracterizado porque dicho electrolito
acuoso ácido es una disolución acuosa de
tartárico-sulfúrico.
7. Un procedimiento de anodizado según la
reivindicación 6, caracterizado porque dicha disolución
tiene una concentración de ácido sulfúrico entre 0,2 M y 0,9 M,
ácido L(+)-tartárico de concentración entre 0,2 y
0,8 M.
8. Un procedimiento de anodizado según la
reivindicación 6, caracterizado porque dicha disolución
tiene una concentración de ácido sulfúrico entre 0,2 M y 0,9 M,
ácido L(+)-tartárico de concentración entre 0,2 y
0,8 M y una o varias sales inorgánicas compuestas al menos por uno
o varios metales de transición de concentración entre
1\cdot10^{-6} y
1 M.
1 M.
9. Un procedimiento de anodizado según la
reivindicación 1, caracterizado porque la temperatura de la
disolución acuosa se mantiene durante el proceso de anodizado entre
0ºC y 130ºC.
10. Un procedimiento de anodizado según la
reivindicación 1, caracterizado porque se somete la célula
electrolítica a una diferencia de potencial de entre 1 V y 120
V.
11. Un procedimiento de anodizado según la
reivindicación 1, caracterizado porque tiene una duración de
entre 5 y 120 minutos.
12. Un procedimiento de anodizado según la
reivindicación 1, caracterizado porque como cátodo se usa
una placa de acero.
13. Un procedimiento de anodizado según la
reivindicación 1, caracterizado porque la disolución acuosa
comprende ácido tartárico-sulfúrico y una sal de
molibdato.
14. Un procedimiento de anodizado según la
reivindicación 1, caracterizado porque la disolución acuosa
comprende ácido sulfúrico con una concentración entre 0,20 y 0, 50
M, ácido L(+)-tartárico con una concentración entre
0,40 y 0, 55 M y molibdato sódico con una concentración entre 0,20
M y 0,30 M.
15. Un procedimiento de anodizado según la
reivindicación 1, caracterizado porque comprende utilizar un
cátodo de acero inoxidable AISI 321 con un área geométrica igual o
superior al área geométrica del ánodo, y la disolución acuosa ácida
comprende ácido sulfúrico 0,40 M, ácido
L(+)-tartárico 0,53 M y molibdato sódico 0,25 M, y
la celda electrolítica se mantiene a una temperatura entre 37ºC
\pm 1ºC., aplicando una diferencia de potencial se incrementa de
0 a 14 V a una velocidad de 2,8 V\cdotmin^{-1} y se mantiene a
14 V durante 20 minutos.
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