ITMI20130466A1

ITMI20130466A1 - Sistema di pretrattamento alla verniciatura dell'alluminio mediante una tecnica innovativa di ossidazione anodica.

Info

Publication number: ITMI20130466A1
Application number: IT000466A
Authority: IT
Inventors: Carlo Calcaterra
Original assignee: Qualital Servizi S R L
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2014-09-28

Description

Descrizione del Brevetto per Invenzione Industriale avente per titolo:

"SISTEMA DI PRETRATTAMENTO ALLA VERNICIATURA DELL'ALLUMINIO MEDIANTE UNA TECNICA INNOVATIVA DI OSSIDAZIONE ANODICA"

della

D E S C R I Z I O N E

Il presente trovato ha come oggetto un sistema di pretrattamento alla verniciatura dell'alluminio mediante ossidazione anodica.

Come è noto, l'alluminio è un metallo di colore argenteo che ha la straordinaria caratteristica di trasformare la sua superficie in un sottile strato di ossido naturale di alluminio, duro, compatto, e pressoché inerte agli agenti atmosferici.

Tale proprietà può essere utilmente sfruttata mediante opportuni trattamenti di trasformazione superficiale dell'alluminio per via elettrochimica, che consentono di raggiungere spessori di ossido anodico molto più elevati rispetto allo spessore dell'ossido naturale. Tali processi prendono il nome di "anodizzazione", dato che il materiale (alluminio) viene collegato all'anodo (polo positivo) di un opportuno sistema elettrochimico. Il trattamento di ossidazione anodica dell'alluminio consiste neH'immergere il materiale in una vasca contenente una soluzione di un elettrolita (acido solforico per applicazioni in architettura), collegato al polo positivo (anodo) di un opportuno generatore di corrente continua.

I catodi (elettrodi negativi), un tempo generalmente in piombo, ora sono in lega di alluminio, per le limitazioni imposte all'uso del piombo sugli impianti industriali.

I catodi in alluminio presentano il vantaggio di avere una maggiore conducibilità elettrica.

Lo spessore dell'ossido di alluminio viene espresso in micron (simbolo u m) cioè in millesimi di millimetro.

Le normative tecniche in vigore per applicazioni in architettura (porte, finestre, facciate continue) prevedono 5 classi di spessore, come indicato nella tabella 1 .

Per la maggior parte delle applicazioni dell'alluminio anodizzato, lo spessore dello strato è di grande importanza perché è un fattore chiave che controlla la sua resistenza alla corrosione e il suo comportamento all'esterno.

Nelle applicazioni architettoniche esterne vengono generalmente utilizzati gli spessori della classe 15 e della classe 20.

Nel Regno Unito, ed in alcuni altri paesi del nord Europa, vengono specificati spessori della classe 25, specialmente dove l'inquinamento industriale è alto oppure in ambienti industrialimarini.

Per applicazioni architettoniche interne e per molte applicazioni generali dell'alluminio anodizzato, generalmente sono specificati gli spessori di classe 15, di classe 10 e di classe 5.

Nelle applicazioni speciali come i riflettori di calore o di luce, possono essere richiesti spessori minori di 5 μιτι.

La scelta dello spessore va concordata con l'utilizzatore e dipende dal grado di aggressività dell'ambiente nel quale il mate--iale andrà collocato.

La qualità e le proprietà dell'ossido anodico dipendono grandemente, oltre che dalle caratteristiche dell'alluminio e delle sue leghe, dalle variabili che possono influenzarne le caratteristiche e cioè:

1 ) Concentrazione dell'acido solforico

2) Densità di corrente

3) Durata del trattamento

4) Temperatura del bagno

5) Contenuto in alluminio disciolto nella vasca

6) Agitazione del bagno

7) Aggiunta di additivi alla soluzione

8) Presenza di impurezze estranee

La corrente che passa nel pezzo da anodizzare per unità di superficie varia generalmente da 1 ,4 a 1 ,8 Amp/dm<2>.

La scelta della densità di corrente da impiegare dipende da alcuni fattori:

- potenza del raddrizzatore in relazione alla quantità di materiale agganciato

- capacità di raffreddamento del bagno

La formula empirica che permette di calcolare a priori lo spessore di ossido è la seguente:

s = k x d x t

dove:

s = spessore dell'ossido in micron

d = densità di corrente in A/dm<2>

t = tempo in minuti

k = fattore di proporzionalità

Per la maggior parte delle leghe idonee per ossidazione anodica, come quelle della serie 6xxx, si è potuto ricavare sperimentalmente un valore di k = 0.3, per cui la formula diventa:

s = 0.3 x d x t

Dalla formula si possono ricavare i tempi necessari per ot

tenere i vari spessori di ossido, supponendo di lavorare ad una densità di corrente di 1 ,5 A/dm<2>

s s

0,3x1 , 5 0,45

Saranno, quindi, necessari:

Minuti Spessore

micron

1 1 5

25 1 1

35 16

45 20

55 25

Aggancio dei pezzi da anodizzare

Il processo di ossidazione anodica dell'alluminio si realizza facendo passare una opportuna corrente elettrica attraverso il materiale da trattare.

Ne consegue che quest'ultimo deve essere strettamente collegato alla barra anodica per mezzo di appositi conduttori di corrente.

Indichiamo col termine di sostegni o pendini questi conduttori che fanno da supporto e da collegamento tra il materiale da anodizzare e la barra anodica.

I sostegni, ove possibile, vengono realizzati in lega di allu-

minio per la elevata conducibilità elettrica del metallo, la buona lavorabilità, la leggerezza e l'affinità col materiale da anodizzare (importantissima nel caso dell'elettrocolorazione).

Se ne utilizzano delle più svariate forme a seconda del tipo di materiale da trattare.

Possono essere a sezione rettangolare, quadrata, circolare, pentagonale regolare o sagomata, a rastrelliera, ecc.

Le caratteristiche principali di un buon sostegno sono le seguenti:

- capacità di restare strettamente ancorato da una parte alla barra anodica e dall'altra al materiale da ossidare durante tutto il ciclo lavorativo;

- idoneità a far passare la quantità di corrente elettrica necessaria a tutto il materiale ad esso collegato (sezione utile);

- realizzare il contatto col materiale possibilmente attraverso punti o spigoli anziché su superfici piane.

Applicabilità dell'anodizzazione come pretrattamento alla verniciatura dell'alluminio

Oltre che rappresentare un trattamento superficiale in grado di conferire all'alluminio ottime proprietà estetiche e di resistenza agli attacchi atmosferici esterni, l'anodizzazione può essere utilizzata anche come una delle possibili tecniche di pretrattamento, preliminare ad un successivo processo di verniciatura e alternativo ad altri processi utilizzati da tempo a base di cromo o di titanati, zirconati, silani, ecc.

L'anodizzazione, così come gli altri trattamenti, che nel prosieguo del testo saranno definiti col termine generico di "conversione chimica", consentono la formazione di uno strato protettivo contro eventuali fenomeni corrosivi e, allo stesso tempo, idoneo a far aderire lo strato finale di vernice.

Tutti i suddetti tipi di pretrattamento, compresa l'anodizzazione, sono consentiti anche dal marchio di qualità internazionale QUALICOAT, specifico per le applicazioni dell'alluminio in architettura.

A differenza delle applicazioni descritte precedentemente, nelle quali l'anodizzazione rappresenta una vera e propria finitura superficiale, e per le quali è di estrema importanza raggiungere spessori dello strato di ossido di 15, 20, 25 micron, l'anodizzazione come pretrattamento alla verniciatura prevede strati di ossido anodico compresi tra i 3 e i 5 micron di spessore.

Allo stato attuale vengono usate prevalentemente tecniche di conversione chimica differenti dall'anodizzazione e integrate nelle linee dei processi industriali di verniciatura secondo il generico schema rappresentato in figura 1 .

La verniciatura vera e propria avviene dopo la fase di conversione chimica ed è effettuata mediante applicazione, a spruzzo, di prodotti vernicianti in polvere termoindurenti, a cui segue un passaggio in forno che polimerizza le polveri fino a formare uno strato uniforme di vernice, aderente al substrato di alluminio.

Le fasi preliminari all'applicazione delle polveri, compresa la fase di conversione chimica, possono essere condotte secondo le due seguenti tecniche:

p per immersione — tecnica tipica per gli impianti cosiddetti "orizzontali" per via del fatto che la fase finale di verniciatura viene effettuata sui profili di alluminio posizionati in orizzontale su apposite bilancelle.

Il materiale, prima della verniciatura, viene immerso nelle vasche contenenti le diverse soluzioni di pretrattamento secondo una delle due seguenti modalità di immersione (una alternativa all'altra):

1 . il materiale da immergere viene caricato, in orizzontale, in apposite ceste; alla fine del pretrattamento, il materiale viene scaricato dalle ceste ed agganciato sulle suddette bilancelle per la fase finale di verniciatura

2. il materiale da immergere viene agganciato direttamente alle suddette bilancelle; alla fine del pretrattamento, il materiale rimane agganciato sulle suddette bilancelle per la fase finale di verniciatura

• mediante spruzzo - tecnica applicata sia negli impianti "orizzontali" che in quelli "verticali".

Questi ultimi sono così definiti in quanto i profili di alluminio da verniciare vengono appesi verticalmente e in tale posizione, avanzano mediante un sistema di spostamento a catena per tutto il processo (pretrattamento e verniciatura).

In entrambi i casi il materiale viene agganciato una sola volta (per gli orizzontali nelle suddette bilancelle) per essere sottoposto a tutte le varie fasi dell'intero processo mediante spruzzo delle soluzioni di pretrattamento e spruzzo delle vernici in polvere nella fase finale di verniciatura.

L'introduzione dell'anodizzazione al posto degli altri tipi di conversione chimica comporta:

- nel caso dell'immersione, l'aggiunta in linea di una vasca di anodizzazione;

- nel caso dello spruzzo, l'utilizzo di una tecnica di anodizzazione a spruzzo da integrare nell'impianto.

La prima soluzione comporta onerosi e complessi interventi di modifica del processo.

La seconda soluzione, per quanto ci risulta, non viene applicata in quanto non esiste, se non a livello di studio e ricerca, una tecnica di anodizzazione a spruzzo (o similare) di comprovata applicabilità ed efficacia.

In considerazione del fatto che il trattamento di anodizzazione rappresenta una valida alternativa alle altre tecniche di conversione chimica più comunemente usate e con lo scopo di verificare la possibilità di inserire tale trattamento negli impianti dotati di pretrattamenti, lavaggi e conversione chimica a spruzzo, il compito del presente trovato è quello di realizzare una particolare tecnica che consenta di ottenere strati di ossido anodico idonei per una successiva verniciatura di manufatti di alluminio, mediante getti di opportune soluzioni di elettrolita.

Tale processo è stato sperimentato con un impianto pilota che ha consentito di ottenere campioni anodizzati, che hanno superato positivamente le prove descritte più avanti.

Questi ed altri scopi, che meglio appariranno evidenziati in seguito, sono raggiunti da un sistema di conversione elettrochimica, prima della verniciatura dell'alluminio, mediante ossidazione anodica, caratterizzato dal fatto di comprendere un catodo, un anodo ed una soluzione elettrolitica che chiude il circuito; il suddetto catodo è costituito da una piastra forata, facente parte di un dispositivo distributore della soluzione elettrolitica, mentre all'anodo viene collegato il materiale da anodizzare; una circolazione forzata dell'elettrolita con un sistema di pompe, effettua la chiusura del circuito; la soluzione passa dal catodo al materiale reso anodico, dove avviene la reazione dell'ossigeno con l'alluminio formando sulla sua superficie uno strato di ossido di alluminio.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'oggetto del presente trovato risulteranno maggiormente evidenziati attraverso un esame della descrizione di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, del trovato, illustrata a titolo indicativo e non limitativo nei disegni allegati, in cui:

la figura 1 rappresenta lo schema tipico di un procedimento tradizionale di pretrattamento e di verniciatura;

la figura 2 rappresenta schematicamente l'impianto pilota; la figura 3 rappresenta uno schema del ponte di Whea tstone utilizzato per la misura della resistenza elettrica del getto dell'elettrolita;

la figura 4 illustra schematicamente un bagno statico, con materiale immerso in una vasca contenente l'elettrolita attraversato da corrente continua;

la figura 5 rappresenta schematicamente l'impianto pilota di anodizzazione a getto;

la figura 6 rappresenta un diagramma, riferito alle prove 2, 3 e 4, della variazione della resistenza elettrica del getto in funzione della superficie totale dei fori del catodo.

La ricerca e la sperimentazione sono state condotte in considerazione del fatto che il trattamento di anodizzazione rappresenta una valida alternativa alle attuali tecniche di conversione chimica, e con lo scopo di verificare la possibilità di integrare tale trattamento all'interno di un ciclo di verniciatura senza alterarne il layout ed aumentandone la resa produttiva rispetto alla soluzione che prevede la fase di anodizzazione per immersione in un impianto separato.

Per raggiungere gli obiettivi prefissati è stato realizzato un impianto pilota, globalmente indicato con il numero di riferimento 1 nella figura 2, e nel quale, come richiede il principio elettrochimico dell'ossidazione anodica dell'alluminio esiste un catodo, identificato con il numero di riferimento 2, un anodo con il numero di riferimento 3 e una soluzione elettrolitica 4 che chiude il circuito.

Il catodo è rappresentato da una piastra forata 2, facente parte di un dispositivo distributore della soluzione elettrolitica, jj mentre all'anodo viene collegato il materiale da anodizzare.

La chiusura del circuito si raggiunge mediante la circolazione forzata dell'elettrolita con un sistema di pompe 5.

La soluzione passa dal catodo al materiale reso anodico, dove avviene la reazione dell'ossigeno con l'alluminio formando sulla sua superficie uno strato di ossido di alluminio.

Prove e sperimentazioni finora effettuate da altri ricercatori hanno portato a concludere che un semplice spruzzo di elettrolita non è sufficiente per rendere efficace il sistema nella formazione di uno strato d'ossido anodico idoneo ad una successiva fase di verniciatura.

Le prove sperimentali condotte da questa Richiedente hanno consentito di individuare le criticità emerse nelle ricerche precedenti, mettendo in evidenza la necessità di effettuare specifici interventi rivolti, principalmente, a ridurre il più possibile la resistenza elettrica dello spruzzo tra catodo e anodo.

Per raggiungere tale scopo si è passati da un semplice spruzzo ad un vero e proprio "getto" della soluzione elettrolitica.

Tali interventi hanno consentito di ridurre la resistenza elettrica del getto e, conseguentemente, la tensione elettrica da applicare per raggiungere valori di densità di corrente in grado di garantire la formazione di un idoneo strato di ossido anodico.

La sperimentazione è stata condotta variando il tipo di get to, mantenendo invariate tutte le altre condizioni, e misurandone la resistenza elettrica tra catodo e anodo mediante ponte di Wheatstone.

Per semplificare la sperimentazione, inizialmente è stato utilizzato un elettrolita poco aggressivo (sodio bicarbonato), per poi passare alla fase vera e propria di sperimentazione con un elettrolita a base di acido solforico (H2SO4), tipicamente usato nei trattamenti industriali di anodizzazione dell'alluminio.

I parametri misurati erano la tensione elettrica, la corrente elettrica, la distanza tra anodo e catodo, la temperatura della soluzione elettrolitica, la concentrazione della soluzione elettrolitica.

Come detto precedentemente, il parametro fondamentale per la formazione dell'ossido anodico è rappresentato dalla corrente che attraversa la soluzione elettrolitica che, a parità di tensione applicata tra gli elettrodi, sarà tanto maggiore quanto minore è la resistenza elettrica della soluzione stessa (resistenza tra anodo e catodo).

Per tale motivo sono stati realizzati diversi catodi, con diversi tipi e forme di fori per il passaggio dell'elettrolita, finalizzati alla ricerca di un getto dell'elettrolita col minor valore di resistenza elettrica.

Per la misura della resistenza è stato allestito un circuito elettrico, basato sul principio del ponte di Wheatstone, schematizzato in figura 3.

Facendo riferimento alla figura 3, i valori della resistenza del getto di elettrolita, schematizzata con la resistenza Rx, sono state ricavate, con ogni tipo di catodo utilizzato, secondo la formula:

Rx = RO x R1/R2

Prove sperimentali

Per le prove sono stati utilizzati campioni di lega di alluminio EN AW 6060 la cui composizione chimica era conforme a quanto previsto dalla norma EN 573-3.

Per evitare dispersioni di corrente elettrica, i ganci utilizzati per sostenere i campioni di prova e le facce non in vista dei campioni di prova erano stati opportunamente rivestiti con una particolare resina (Nolan) inalterabile a contatto con la soluzione acida dell'elettrolita.

Prima della fase di anodizzazione i campioni erano stati spazzolati meccanicamente e pretrattati (sgrassati e decapati) mediante tre fasi successive (con lavaggi tra una fase e l'altra) in soluzioni 1) acida, 2) alcalina), 3) acida, di cui si riportano, nella tabella 2, i parametri di processo.

Tabella 2 — fasi del ciclo di pretrattamento

Fasi di pre Formulazione Tempo (min Temperatura trattamento e di massima primi) (°C)

prodotti

Sgrassaggio Acidi inorga 1 ' Ambiente acido: nici

Sui campioni così preparati sono state condotte n. 8 prove, articolate secondo le seguenti fasi, che si sono succedute nel corso della sperimentazione.

FASE 1

Resistenza elettrica di riferimento

Questa fase aveva lo scopo di misurare la resistenza elettrica di riferimento dell'elettrolita (sodio bicarbonato) di un bagno statico di tipo tradizionale, schematicamente illustrato in figura 4, per poi verificare, nella successiva fase 2, la possibilità di ottenere valori analoghi di resistenza dell'elettrolita nella situazione di getto, come indicato nella seguente descrizione della prova 1 .

Prova 1

Elettrolita: Sodio bicarbonato (20 g/l) a 27 °C

Superficie campioni = 1 1 dm<2>

Resistenza (espressa in Ώ) Rx = 29,2

FASE 2

Resistenza elettrica dei getti impianto pilota (elettrolita: sodio bicarbonato)

In questa fase sono state condotte le prove n. 2, 3 e 4, utilizzando l'impianto pilota di anodizzazione a "getto", schematicamente illustrato in figura 5.

In queste prove sono state effettuate misure di resistenza della soluzione elettrolitica utilizzando tre catodi diversi in termini di numero e di diametro dei fori.

Qui di seguito si riportano i parametri operativi e le misure delle resistenze dei getti.

I dati comuni, riferiti a queste tre prove sono i seguenti: Elettrolita: Sodio bicarbonato (20 g/l) a 27 °C Superficie campione = 1 dm<2>

Distanza fra gli elettrodi d = 10 cm

Prova 2

Catodo n. 1 (180 mm x 100 mm) in Al con n. 80 fori da 1 mm di diametro e resistenza (espressa in Ώ) Rx = 26.523 Prova 3

Catodo n.2 (180 mm x 100 mm) in Al con n. 13 fori da 6 mm di diametro

Resistenza (espressa in Ώ) Rx = 250

Prova 4

Catodo n.2 (180 mm x 100 mm) in Al con n. 13 fori da 8 mm di diametro

Resistenza (espressa in Ώ) Rx = 143

Da sottolineare gli interessanti risultati ottenuti con le prove 3 e 4 che hanno consentito, aumentando la superficie totale dei fori praticati nel catodo, di ottenere elevatissime riduzioni della resistenza elettrica rispetto à quella misurata nella prima (prova 2) di questa fase di prove.

FASE 3

Resistenza elettrica dei getti deirimpianto pilota (elettrolita: Acido solforico)

In questa fase è stata condotta la prova n. 5, utilizzando ancora l'impianto pilota di anodizzazione a "getto", illustrato in figura 5.

L'unica variazione rispetto alle prove della fase precedente era rappresentata dall'elettrolita, acido solforico, legata al fatto che ci si è voluti avvicinare ancor di più alla situazione industriale di anodizzazione in architettura che utilizza prevalentemente tale acido.

Qui di seguito si riportano i parametri operativi e la misura della resistenza dei getti. I dati riferiti a questa prova sono i seguenti:

Elettrolita: Acido solforico ( = 100 g/l) a 35 °C Superficie campione = 1 dm<2>

Distanza tra gli elettrodi d = 10 cm

Prova 5

Catodo n. 5 (180 mm x 100 mm) in Al con n. 13 fori da 8 mm di diametro

Resistenza (espressa in Ώ) R « 14,7

Questa prova ha consentito di ottenere ulteriori significative riduzioni (da 143 a 14,7 Ώ) della resistenza elettrica rispetto a quella misurata nella prova 4 della precedente fase di prove.

FASE 4

Verifica di anodizzabilità

In questa fase è stata condotta una prova di anodizzazione su un pannello campione (marcato n. 1 ), mantenendo le stesse condizioni operative della prova 5, e misurando lo spessore di ossido anodico a fine prova.

I dati riferiti a questa prova sono i seguenti:

Prova 6

Catodo n. 5 (180 mm x 100 mm) in Al con n. 13 fori da 8 mm di diametro

Elettrolita: Acido solforico (« 100 g/l) a 35 °C per 15' a 2 A/dm<2>- tensione 42 V - Superficie campione = 1 dm<2>Distanza tra gli elettrodi d = 10 cm

Interessante il risultato raggiunto, dopo 15' di trattamento, di circa 1 1 μηη di spessore dello strato di ossido anodico, che ha confermato la possibilità di ottenere (e superare) i valori normalmente richiesti (3 ÷ 5μηι) di una preanodizzazione prima di un trattamento finale di verniciatura.

FASE 5

Anodizzazione con concentrazione di H2S04pari a 200 g/l In questa fase l'unico parametro variato rispetto alla prova 6 riguarda la concentrazione dell'acido solforico (200 g/l) del tutto simile a quella normalmente utilizzata in un tipico trattamento di anodizzazione su alluminio per uso architettonico.

1 dati riferiti a questa prova sono i seguenti:

Prova 7

Catodo n. 5 (180 mm x 100 mm) in Al con n. 13 fori da 8 mm di diametro

Elettrolita: Acido solforico (200 g/l) a 40°C— condizioni di prova:

2 A/dm<2>per 9' - tensione = 30V

4 A/dm<2>per 6' - tensione = 45 V

Superficie campione = 1 dm<2>

Distanza tra gli elettrodi d = 10 cm

Nel seguente schema del campione di prova (marcato n. 2) sono stati indicati i valori degli spessori (espressi in Hm ) misurati in 7 diversi punti.

9 19

9 14 15

20 28

Spessori (in //m) dell'ossido anodico nei diversi punti di misura del campione 2.

La variabilità dei risultati è legata alla non uniformità del getto della soluzione elettrolitica che ha investito maggiormente la parte bassa e la parte destra del campione di prova.

FASE 6

Influenza della distanza catodo — anodo in anodizzazione Rispetto alla prova 7, in questa fase è stata ridotta la distanza tra catodo ed anodo (da 10 a 5 cm) e sono stati inoltri modificati i tempi e le densità di corrente durante il processo di anodizzazione.

I dati riferiti a questa prova sono i seguenti:

Prova 8

Catodo n. 5 (180 mm x 100 mm) in Al con n. 13 fori da 8 mm di diametro

Elettrolita: Acido solforico (200 g/l) a 40° C

condizioni di prova:

- 1 ,5 A/dm<2>per 8' - tensione = 15 V

- 2,0 A/dm<2>per 0,5' - tensione = 25 V

- 4,0 A/dm<2>per 0,5' - tensione = 30V

- 5,0 A/dm<2>per 0,5' - tensione = 35 V

- 6,0 A/dm<2>perO, 5' - tensione = 38V

- 7,0 A/dm<2>per 0,5' - tensione = 40 V

Superficie campione = 1 dm<2>

Distanza tra gli elettrodi d = 5 cm

Nel seguente schema del campione di prova (marcato n. 3) sono stati indicati i valori degli spessori (espressi in yt/m) misurati in 7 diversi punti.

8 10

9 8,5 8

13 10

Spessori (in um) dell'ossido anodico nei diversi punti di misura del campione 3.

La minore variabilità dei risultati rispetto alla prova precedente è legata alla maggiore uniformità del getto della soluzione elettrolitica.

Le prove 2, 3 e 4, effettuate utilizzando come elettrolita Sodio bicarbonato (20 g/l — a 27° C), hanno messo in evidenza uno stretto legame della resistenza elettrica del getto con il tipo dei catodi (piastre di alluminio forate).

Dalla tabella 3 risulta infatti evidente che all'aumentare dei diametri e della superficie totale dei fori si riduce fortemente la resistenza elettrica dei getti.

Sicuramente la maggiore portata conseguente alla maggiore superficie totale S dei getti influisce fortemente sulla riduzione della resistenza elettrica R come deducibile dalla formula

R = p x l/S

Secondo tale formula, infatti, a parità di resistività (p del mezzo conduttore (elettrolita) e della distanza tra gli elettrodi (I), con un aumento della superficie (sezione trasversale alla direzione della corrente elettrica) del mezzo conduttore si riduce proporzionalmente la resistenza elettrica R.

Tabella 3 - Variazione della resistenza del getto in funzione del tipo di catodo nelle prove 2, 3 e 4

Le successive prove di anodizzazione hanno dimostrato la possibilità di raggiungere spessori di ossido "s" significativi e conformi alla formula classica

s = 0,3 x d x t

Esprimendo s in um, d (densità di corrente elettrica) in A/dm<2>e t (tempo) in minuti.

Nella tabella 4 si riportano i risultati della prova 7 condotta utilizzando come elettrolita acido solforico (200 g/l).

In questa prova si era tenuta una distanza catodo -anodo di 10 cm con un valore medio di corrente di 3 A/dm<2>.

Gli spessori misurati nel campione 2, si sono dimostrati significativi dal punto di vista quantitativo, per quanto, come già detto precedentemente, sono risultati molto disuniformi in conseguenza del fatto che anche il getto della soluzione elettrolitica era piuttosto disuniforme per perdite di carico, nella parte più alta del getto.

La prova 8 (campione 3) ha evidenziato infine che avvicinando l'anodo al catodo (d = 5 cm) si riduce la resistenza del getto e che, ad un aumento della corrente elettrica, la tensione aumenta in maniera più contenuta.

Quest'ultima prova, durata poco più di una decina di minuti, ha consentito di ottenere sul campione anodizzato una maggiore uniformità dello spessore dell'ossido.

Le prove descritte sopra hanno dimostrato la possibilità di anodizzare l'alluminio e le sue leghe mediante "getto" della soluzione elettrolitica.

Le prove hanno anche fornito interessanti indicazioni in merito all'importanza della distanza tra catodo e anodo, del tipo e portata del getto e degli altri parametri di processo.

I risultati più interessanti riguardano proprio la riduzione della resistenza elettrica del getto (e conseguente riduzione della corrente elettrica necessaria per la formazione dell'ossido anodi co) nell'ottica di interessanti economie raggiungibili con il metodo oggetto del presente trovato, alternativo a quelli tradizionali.

Il diagramma di figura 6, riferito alle prove 2, 3 e 4, riporta la variazione della resistenza elettrica del getto in funzione della superficie totale dei fori, consente una lettura immediata di tale importante risultato raggiunto nella ricerca in oggetto.

La tecnica sperimentata nell'impianto pilota può essere trasferita industrialmente ed integrata in una linea automatica completa per il pretrattamento e la verniciatura dell'alluminio.

Ciò è reso possibile intervenendo opportunamente per consentire, durante la fase di anodizzazione, il contemporaneo avanzamento in linea del materiale da trattare.

L'intervento è attuabile mantenendo i contatti elettrici degli elettrodi durante l'intera fase di anodizzazione, con opportune tecniche come quella, cosiddetta, "a contatto liquido".

Il presente sistema di pretrattamento alla verniciatura I dell'alluminio mediante una tecnica innovativa di ossidazione anodica prevede l'utilizzazione di un catodo costituito da una piastra metallica forata, provvista di una opportuna serie di fori, facente parte di un dispositivo distributore di una soluzione elettrolitica in un circuito per l'anodizzazione dell'alluminio o di altri materiali anodizzabili.

All'anodo di tale circuito viene collegato il materiale da anodizzare.

Una circolazione forzata dell'elettrolita con un sistema di pompe effettua la chiusura del circuito

La soluzione, sotto forma di getto, passa dal catodo al materiale reso anodico, che reagisce con l'ossigeno formando sulla sua superficie uno strato di ossido anodico.

Tale tecnica di anodizzazione rappresenta un sistema di pretrattamento alla verniciatura, alternativo alle attuali tecniche di conversione chimica di superfici metalliche ed alla tecnica di preanodizzazione alla verniciatura secondo l'attuale stato dell'arte.

Si è in pratica constatato che il trovato raggiunge il compito e gli scopi prefissati.

Naturalmente i materiali impiegati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1 . Sistema di pretrattamento alla verniciatura dell'alluminio, caratterizzato dal fatto che lo stesso prevede di utilizzare un catodo costituito da una piastra metallica, provvista di una opportuna serie di fori, facente parte di un dispositivo distributore di una soluzione elettrolitica in un circuito per l'anodizzazione dell'alluminio o di altri materiali anodizzabili, all'anodo di tale circuito venendo collegato il materiale da anodizzare; con un sistema di pompe effettua la chiusura del circuito facendo circolare l'elettrolita mediante "getto".
2. Sistema di pretrattamento alla verniciatura dell'alluminio, secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che la soluzione passa dal catodo al materiale reso anodico, sotto forma di getto.
3. Sistema, secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che tale tecnica di anodizzazione rappresenta un sistema di pretrattamento alla verniciatura, alternativo alle attuali tecniche di conversione chimica di superfici metalliche ed alle tecniche di preanodizzazione alla verniciatura attualmente utilizzate.
4. Sistema, secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto di potere essere integrato in una qualsiasi linea completa per il pretrattamento e la verniciatura dell'alluminio.
5. Sistema, secondo una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che, durante la fase di anodizzazione, si può effettuare il contemporaneo avanzamento in linea del materiale da trattare.
6. Sistema, secondo una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che lo stesso mantiene i contatti elettrici degli elettrodi durante l'intera fase di anodizzazione.
7. Sistema, secondo una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di potere mantenere i contatti elettrici degli elettrodi durante l'intera fase di anodizzazione mediante una tecnica a contatto liquido.