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8/11/2019 Anodizado (Definitivo)
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Universidad de Guadalajara
Centro Universitario de Ciencias Exactas e IngenierasTecnologas de los Procesos Qumicos
Profesor: Meza Garca Alfredo
Equipo 3:
Hernndez Ramrez scar Ernesto
Tamayo Gonzlez Gloria AzucenaCruz Aceves Alfonso Cndido
Lpez Quiroz Juan Manuel
Ros Daz Carmela Yadira Ciclo escolar 2014A
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ANODIZADO
DE
ALUMINIO
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Marco histrico:
1.- Aluminio2.- Primeros Recubrimientos3.- Anodizado
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Aluminio
El aluminio es el tercer elemento ms abundante de la Tierra.Constituye aproximadamente el 8% de su corteza. Slo elsilicio y el oxgeno son ms abundantes.
Slo existe en la naturaleza en combinacin con otrosmateriales muy estables, que dificultaron el desarrollo demtodos para obtener el aluminio en un estadorazonablemente puro.
Las primeras civilizaciones utilizaban adobes ricos enaluminio para crear cermica y sales de aluminio para hacermedicinas y colorantes.
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En 1808, Sir Humphrey Davy de Gran Bretaa,
estableci la existencia del aluminio y le dio su nombre.En 1821, Pierre Vertier encuentra en Provenza una
piedra dura, rojiza y parecida a la arcilla, que contena un52% de xido de aluminio, al que denomin Bauxita.
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El aluminio no fu aislado como tal hasta 1825. Elprimer lingote de aluminio se present al mundo en 1855en la Exposicin Universal.
La presencia de este metal en la arquitectura se remontaa 1897 con la construccin de la cpula de Saint
Joaquino con aluminio puro.
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Desde entonces, la tecnologa de acabado
ha proporcionado un flujo constante deproteccin y mejoras continuas.
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Propiedades
Metal muy electropositivo y extremadamente reactivo.
Al contacto con el aire se cubre rpidamente con una capa dura ytransparente de xido de aluminio resistente a la corrosin. Esto hace quesea inerte a los cidos, pero no al lcalis.
Es un metal ligero.
Es buen conductor de electricidad, slo superado por el cobre. El aluminio puro tiene propiedades mecnicas reducidas pero sus
aleaciones consiguen puntos muy elevados.
Tiene buena conductividad trmica.
Es maleable y dctil pero tiene escasa resistencia mecnica.
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Aplicaciones
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Como es sabido la pelcula o capa de xidonatural que se forma al cortar una superficie dealuminio en el aire presenta un gran poder
protector a la corrosin a pesar de su carcterelectronegativo.
El espesor de esta pelcula vara de acuerdo a la
composicin del aluminio y el tiempo de exposicinal aire oscilando de las .05 a .15 micras (x10-9).
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Dicha capa puede resistir bien a lacorrosin pero por s misma no es una buenabase para un acabado qumico orgnico(pintura o laqueado).
Por lo que se buscaba un proceso que loconvirtiera en una buena base para acabadosqumico-orgnicos.
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Recubrimientos
qumicos
Los mtodos basados en la formacin qumica de capas paraproteger al aluminio y aleaciones de la corrosin son conocidos
desde hace bastante tiempo pero ha sido solamente a partir de laltima guerra mundial cuando su desarrollo industrial haalcanzado una importancia fundamental. Los ms importantessistemas de formacin qumica de las capas son:
Espesor de la capa de xido en superficies de aluminio
Formacin con fosfatos y cromatos.
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En busca de la capa ideal
La capa protectora ideal deba cumplir con:
Estructura continua e impermeable a gases y lquidos
Inerte o casi inatacable por factores atmosfricos
Bajo factor de solubilidad en agua y cidos.
No ser acelerador del ataque electroltico sobre el metal.
Resistencia mecnica a abrasin y araazos, de serlo,deba ser fcil de restaurar.
Ligar rpidamente con pinturas y productos de acabadoqumico-orgnico.
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Historia
Bauer y Vogel realizaron sus pruebas en intervalos de 2a 4 horas a temperaturas de 90 a 95C con una solucin
que contena:
Carbonato potsico 25 g/l
Bicarbonato sdico 25 g/l
Dicromato potsico 10 g/l
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Qu vieron Bauer y Vogel?
Este proceso produjo un pelcula iridiscente color gris
plido, la cual al extender el tratamiento se volva grisobscura. Posterior a esto se lavaba y coloreaba con xito.
Este xito se comparta entre aluminio puro y aleacionesaluminio-zinc (7%-10% Zn), pero era mejor proteccin
en aluminio puro.
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La patente
Fue en el ao de 1923 que se patent un procedimientodel mtodo Bauer-Vogel en el que se agregaba un
compuesto de aluminio a la solucin para que actuasecomo catalizador, la nueva formula fue:
Dicromato potsico 3.3g/l
Carbonato sdico 13.3g/l
Alumbre 1.0g/l
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La patente
A esta nueva disolucin se le agreg tambin unpequeo trozo de aluminio metlico, se agit el bao y se
trabajo nuevamente de 90 a 95
C en intervalos de a 1hora, lavando y coloreando con xito la pieza tratada.
Se corrobor que la pelcula formada por esteprocedimiento protega la superficie de corrosin ensoluciones salinas neutras (agua de mar), adems de resultarresistente a la corriente elctrica y adherirse bien al metal,an cuando ste se presentara doblado en ngulos agudos.
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Posteriores procedimientos
Ms procedimientos surgieron de 1922 a 1930, pero fueen 1930 cuando el Dr. Gustavo Eckert present unmtodo sencillo, rpido y econmico.
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Mtodo del Dr. Eckert
ste proceso esta basado en el original Bauer- Vogel,
utilizando una solucin que contiene carbonato sdico ycromato sdico en un proporcin 3 a 1. Llam a su mtodoprocedimiento M B V (Modifizierter Bauer-Vogel).
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Procedimiento M.B.V.
En ste procedimiento se estableci una duracin de 3 a
5 minutos para el recubrimiento y, segn las aleaciones,produce un gris claro u oscuro para las capas de oxido,siendo sta una base ptima para los acabados qumicos-orgnicos o poda ser posteriormente protegido por elsellado (inmersin en solucin de silicato sdico).
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Anodizado
Cuando una corriente circula a travs de unelectrolito en el que se utiliza un nodo de
aluminio, los iones cargados negativamente sedirigen hacia el nodo, el cual experimenta laprdida de uno o ms electrones.
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En las disoluciones acuosas el anin estformado en parte por oxgeno, el cual se une
qumicamente con el aluminio.Los productos de la reaccin son apenas solubles
en el electrolito y forman una resistente pelculaadherente, la que no permite el paso de lacorriente hacia el nodo cuando est seca.
Anodizado
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Al aplicar una diferencia de potencial, la pelcula
de xido aumentar su espesor hasta que elpotencial sea incapaz de hacer que los iones sigantransmitindose.
Anodizado
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Anodizado con cido crmico
Operacin: Solucin del 2.5% de cido crmico al
99.5% Puede operar hasta un 10% de acido
crmico total Agua menor al 2% de cloruros
Temperatura de 40
C +/- 2
C Enfriadores Agitadores moderada no turbulenta Voltaje de corriente directa de 0 a 40 voltios
en los primeros 10 minutos gradualmente Voltaje a 50 V en los ltimos 5 minutos
Densidad de corriente: no mayor a 2A/l
Ideal para aluminio con Cu
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Bengough-Stuart
De todos los procedimientos mencionados el
primero que apareci fue el de cido crmico deBengough-Stuart en 1923, para proteger lasplacas de duraluminio de los hidroaviones.
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El procedimiento an se utiliza muchsimo en Inglaterra,pero en Amrica ha sido sustituido casi totalmente por un
procedimiento acelerado que utiliza una solucin msconcentrada y el cual, adems de resultar ms rpido,utiliza una tensin elctrica constante en sustitucin delciclo complejo de Bengough-Stuart, lo que conduce a la
posibilidad de instalaciones automticas.
Bengough-Stuart
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Una posterior modificacin de este proceso se
ha llevado a cabo en Amrica por la BatelleMemorial Institute durante la ltima Guerra, encuyo procedimiento la solucin de cido crmicodel 5% al 10% se renueva con adiciones de cido
sulfrico
Bengough-Stuart
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Anodizado con cido sulfrico
Operacin: Solucin del 5 al 22% de cido sulfrico Agua libre de Cloruros Temperatura de 20C +/- 2C Enfriadores
Agitadores para la solucin Voltaje de corriente directa de 12 a 14V Densidad de corriente: no mayor a 2A/l
Ideal para aluminio de pureza comercial (99%)Recubrimiento de 2 a 5 micras
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C. H. R. Gower y S. O. O Brien
En 1927 en Inglaterra se patent el primer proceso con
acido sulfrico, aun cuando ya se haba empleadoampliamente en Estados Unidos. Las primeras solucionescontienen un 25% de cido sulfrico habindose reducidoen los ltimos aos de un 10 a un 20% segn lascaractersticas requeridas.
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En este proceso se incluy el del Alumilite (pasta dealuminio lquido moldeable), en tanto que en Europa elprocedimiento del cido sulfrico se conoce con el
nombre de Eloxal GS (Electrolytisch German OxidiertesAluminium).
C. H. R. Gower y S. O. O Brien
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Anodizado con cido Oxlico
El anodizado con cido oxlico fue patentado porprimera vez en Japn en 1923 y ms tarde ampliamenteutilizado en Alemania, particularmente para aplicacionesarquitectnicas popular en los aos 1960 y 1970
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El procedimiento del cido oxlico fue desarrollado porvez primera por Hogin, Rikagy y Kenkygo, en Japn,pasando a extenderse rpidamente en Europa, y utiliza lomismo la corriente continua que la alterna.
Anodizado con cido Oxlico
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Otros anodizados de cido
Oxlico
Ematal, desarrollado en Suiza en 1935, el cual utilizasoluciones de cido oxlico con sales de titanio, zirconio o
talio; produce capas de aspecto no metlico (porcelana yesmalte)
Procedimiento del cido brico para la fabricacin decondensadores
Procedimiento del cido sulfmico, recientementedesarrollado por Piontelli en Italia, para coloraciones enperfiles de aluminio.
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El proceso de anodizado de aluminio de hoy incluyelneas especializadas, como por lotes y proceso continuo.Esta tecnologa de procesamiento especializado ha
permitido a las empresas que anodizan seguir siendocompetitivas y al mismo tiempo dar una calidad excelente.Los recientes avances en las tcnicas de coloracin, da una
gama de colores que rivalizan con la pintura, pero con lasventajas tcnicas y belleza de anodizado.
AnodizadoActual
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Los procesos de cido fosfrico son el ms recientedesarrollo importante, hasta el momento slo se utilizan
como tratamientos previos para adhesivos o pinturasorgnicas. Una amplia diversidad en variaciones depropiedad y cada vez ms complejo de todos estos procesosde anodizacin continan siendo desarrollados por laindustria, por lo que la tendencia creciente en las normas
militares e industriales es clasificar por las propiedades derevestimiento en lugar del proceso qumico.
Desarrollo de tecnologas.
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Numerosas patentes han sido publicados antes de ladcada de 1950, relativa a la coloracin de la anodizacindel aluminio. Desde los primeros aos, se ha prestado
atencin a los procesos andicos en corriente continua ocorriente alterna en cualquier cido crmico, sulfrico uoxlico como electrolitos. En consecuencia, se observ quelos aditivos tales como sales de metales como el cobre,nquel, plata, arsnico, antimonio, bismuto, telurio, selenioo estao producan un cambio en las propiedades fsicas ymecnicas, as como de los colores del xido.
Desarrollo de tecnologas.
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La extrusin de aluminio anodizado comoun material arquitectnico se hizo muy
popular en los aos 1960 y 1970, pero desdeentonces ha sido desplazada por los plsticosms baratos.
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n resumen
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1825
El cientfico dansHans Christian rsted
fue el primero enproducir Aluminiopuro.
Entre 1827 y 1845, el
qumico alemn FriederichWller mejor el procesode rsted utilizandopotasio metlico y cloruro
de aluminio.
1827 1845 ...
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1857
Henri Sainte-ClaireDeville obtuvo elmetal reduciendo
cloruro dealuminio consodio.
1854 1886
Paul Hroult de Francia y Charles
Martin Hall de EUA inventaron elproceso de electrolisis utilizadoactualmente en la produccinindustrial del Aluminio.
La posibilidad dereforzar la capa de
oxido naturalformado en elaluminio fuesugerida hacia1857 por H. Buff yposteriormente C.
Pollak.
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Charles Martin Hall fue un inventor eingeniero estadounidense, famoso por su
descubrimiento en 1886 de un mtodobarato para producir aluminio.
Hall produjo lasprimeras muestras demetal el 23 de febrerode 1886, tras variosaos de intensotrabajo.
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Ambos descubrieron en el mismo ao elmismo proceso. Debido a esto se le llama elproceso Hall-Hroult.
El proceso Hall-Hroult termin porlograr decrementar el precio del aluminio enun factor de 200, hacindolo accesible para
muchos usos prcticos.
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1893 1895
Se construyla primera
estatua dealuminio fueen Londres.
Abundaba lo suficiente como
para ser empleado en laconstruccin, como es el caso dela cpula del edificio de lasecretara de Sdney.
1900
Para 1900 la
produccin anualalcanz las cercade 8.000 toneladas.
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Ya desde la antigedad se ponan en prcticamedidas contra la corrosin mediante la utilizacinde recubrimientos protectores, tales como pinturas,aceites, estaado o galvanizado.
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En los siglos XVII y XVIII se registra en Europa
una creciente intervencin de los materialesmetlicos y la trascendencia de una mayor o menorduracin de los mismos comienza a sentirse de unmodo ms agudo.
Se utiliz por primera vez en una
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1920
El aluminio puso al revs el
mundo de los metales consus ventajas de peso ligero,la fuerza, la flexibilidad defabricacin y durabilidad.
1915
El primer procesoqumico se puso enmarcha por O. Bauer yO. Vogel ensayando laoxidacin del metal ensolucin.
1923
En Gran Bretaa se
desarroll el primerproceso de anodizado abase de cido crmico.(Bengough - Stuart).
p p escala industrial para proteger laspartes del hidroavin Duralumin
de la corrosin.
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En 1930 cuando elDr. Gustavo Eckert
present un mtodosencillo, rpido yeconmico.
1930
En Inglaterra se patent elprimer proceso con cidosulfrico, aun cuando ya sehaba empleado ampliamenteen estados unidos
1927
Se patenta un procedimientodel mtodo Bauer-Vogel en el
que se agregaba un compuestode aluminio a la solucin paraque actuase como catalizador
El anodizado con
cido oxlico fuepatentado porprimera vez en
Japn
1923
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Dudas?
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