“Para que las estructuras de aluminio cuenten con las
características necesarias que les permita tener un óptimo desempeño en
espacios tanto interiores como exteriores, conviene que el metal posea un revestimiento
anódico que fortalezca las propiedades físicas del aluminio y que además impida
la aparición de elementos corrosivos que disminuyan la calidad y la vida útil
del aluminio.”
El aluminio, el tercer elemento
más abundante en la corteza terrestre, es utilizado para la fabricación de
estructuras, piezas y partes de máquinas, automóviles, herramientas de trabajo,
muebles y diferentes productos, en diversas aplicaciones y sectores
industriales, gracias a sus excelentes características mecánicas y físicas,
tales como su baja densidad y alta resistencia a la corrosión. En los últimos
años se ha incrementado el uso de este metal en el sector de la construcción,
específicamente en los marcos para las puertas y las ventanas; las escaleras;
los paneles y marcos divisores para fabricar mamparas; las marquesinas; los
perfiles y las láminas para cerramiento. Componentes que se pueden usar tanto
en interiores como en exteriores, debido a que las cargas generadas por el
aluminio sobre la estructura de soporte son menores que al utilizar otros
materiales como el acero.
Además, su maleabilidad y
versatilidad permiten a los arquitectos y diseñadores crear estructuras
livianas y a la vez resistentes, además estéticamente viables. Adicional a lo
anterior, el aluminio posee una gran ventaja sobre el hierro y el acero: es
capaz de autoprotegerse contra la corrosión. De manera sorprendente, la
oxidación natural del material es una capa resistente que lo aísla de los
nocivos factores ambientales. El óxido de aluminio (Al2 O3 ), conocido como
alúmina, no es rojizo o carmín como el del hierro, es una fina película
transparente de micras (µ) que químicamente es similar al corindón, el rubí o
el zafiro, algunos de los minerales más duros conocidos por el hombre.
La alúmina aparece en segundos al
momento que el aluminio entra en contacto con el oxígeno del aire, además es
capaz de autoregenerarse, por lo que es correcto decir que el material siempre
está cubierto de este óxido benefactor. Lo cual le permite ser utilizado estructuralmente
sin que se note los efectos del tiempo. No obstante, el fenómeno de oxidación
protector del aluminio (pasivación) no quiere decir que este material sea
indestructible o incorruptible a los factores externos. El aluminio tiende a
ser atacado en medios que contienen cloruros (agua de mar); también las peque-
ñas trazas de hierro, en las construcciones, o el yeso empleado en los
recubrimientos para mampostería lo pueden afectar, al igual que si le cae agua
con metales pesados, disolventes, detergentes fuertes, alcoholes y a
temperaturas elevadas. De hecho, el metal de alta pureza es más resistente a la
corrosión que las versiones comerciales y, a su vez, más resistente que las
aleaciones de aluminio. En este sentido, en los casos en los que se necesita
aún mayor protección y para que los diseños estructurales de aluminio cumplan a
cabalidad con su propósito y soporten las aplicaciones constructivas, existe un
proceso llamado anodizado, el cual permite al material crear una capa más
gruesa de óxido, para una mejor protección. En general el anodizado de aluminio
es un proceso de oxidación basado en la electrólisis (proceso que separa los
elementos de un compuesto por medio de la electricidad), que evita el deterioro
del metal, debido a que aumenta su dureza superficial e incrementa su
resistencia a la corrosión, por medio de una nueva capa de óxido creada
artificialmente por reacción química. Esta capa, con un espesor que varía entre
las cinco y las 20 micras, dependiendo del uso que se le vayan a dar al
aluminio, se caracteriza por ser más resistente que el metal base y tener un
punto de fusión más alto, comparado al que posee el aluminio crudo.
Ya que la nueva capa de óxido
creada sobre el metal contiene gran cantidad de poros abiertos, que pueden hacer
que el material sea más sensible a la corrosión, el proceso debe completarse
con un correcto procedimiento de sellado para obtener un anodizado resistente y
duradero. Actualmente, la porosidad creada en el proceso de anodización es
aprovechada para cambiar la tonalidad del metal mediante la exposición a un
baño ácido o por la acción de tintas orgánicas, con el propósito de mejorar su
apariencia estética. Por ello, un correcto proceso de anodizado de aluminio,
además de brindar una mayor resistencia a la abrasión y ayudar a prolongar la
vida útil del material, le entrega valor agregado con acabados decorativos y
duraderos. Proceso de anodización Este procedimiento genera una capa de
oxidación –que no será superficial como los revestimientos de pinturas, sino
que hará parte del metal–, por vía electrolítica mediante un baño químico a
base de agua un 20% de ácido sulfúrico, y una corriente eléctrica que varía
entre los 2.000 y 3.000 amperios, la cual circula a través del ácido para
generar la reacción quí- mica dentro de un contenedor, y con ello dar paso a la
formación de la capa anódica en el aluminio.
Antes de dar inicio al proceso de
anodizado, es necesario realizar un pretratamiento de desengrase superficial de
la pieza, con el objetivo de limpiar el metal de toda la impureza que pueda
contener. Generalmente, el desengrase o decapado, se realiza en dos etapas: en
la primera es necesario sumergir el aluminio en un baño de ácido nítrico (agua
y ácido nítrico en un 20%); posteriormente, un baño en soda caústica (agua y
soda caústica) a una temperaturas de entre 60ºC y 70ºC, permite obtener una
pieza libre de manchas y contaminantes inorgánicos. El proceso de decapado, que
dura un promedio de 20 minutos, además de limpiar, permite que el aluminio
adquiera una tonalidad mate natural, la cual se puede mantener o antes de
finalizar el proceso de anodizado, cambiar su tonalidad. Luego de obtener una
pieza perfectamente libre de impurezas, se inicia con el proceso de anodizado
en el cual se sumerge el aluminio en un baño electrolítico y se obtiene la capa
anódica que hará parte del metal. –El grosor y calidad de dicha capa anódica
depende directamente de la corriente eléctrica aplicada, de la temperatura del
baño y de la duración de la pieza sumergida en el baño ácido–.
El procedimiento requiere sumergir la pieza en
un tanque que, dependiendo de las medidas del metal, varía en sus dimensiones,
por lo que pueden existir contenedores de 50 cm de altura, para sumergir piezas
como tornillos o carcasas de celulares, hasta tanques con una capacidad de
5.000 litros o más, en los que se pueden sumergir fácilmente perfiles de
aluminio para la elaboración de marcos para ventanas o puertas. Los tanques,
además de contener una mezcla de agua con ácido sulfúrico en un 20%, deben resistir
la corriente eléctrica proporcionada por rectificadores de 3.000 a 4.000
amperios, con el objetivo de obtener una corriente alterna dentro de todo el
baño, el cual debe mantener una temperatura constante de unos 18ºC, con el
propósito de que el aluminio no presente una capa blanca de sulfato, lo cual
indica que el procedimiento fue defectuoso y el anodizado final no es parte
integral del metal sino una simple capa superficial inestable, que se
desprenderá rápidamente y dejará expuesto el aluminio. En este punto y para
evitar algún desperfecto y obtener capas resistentes, la pieza debe sumergirse
en el tanque por un periodo aproximado de 45 minutos, con lo que se obtendrá
una capa anódica de entre siete y nueve micras. Actualmente en la industria nacional
se pueden obtener piezas recubiertas con capas de diferentes espesores. Los
anodizados de entre ocho y 12 micras son considerados de alta resistencia, y
son los más utilizados en el país. Los anodizados entre las Los tanques
utilizados en el proceso pueden variar de dimensión, lo que depende
directamente de las dimensiones del metal a tratar.
15µ a 18µ son conocidos como
“anodizados en duro” los cuales difícilmente pueden ser rayados. Por su parte,
aquellos de menos de cinco micras pueden llegar a presentar variaciones en el
color, se rayarán de manera más fácil y la capa de anodizado se caerá con
facilidad, ya sea por fricción o exposición. Posterior al proceso de anodizado,
de ser requerido, a la pieza se le puede dar un tono de color diferente al gris
opaco del aluminio tradicional. Las diferentes tonalidades, al igual que en
todo el procedimiento de anodizado, se obtienen al sumergir la pieza en un
tanque conocido como electro color, el cual tiene como característica, almacenar
un baño de ácido sulfúrico, agua y sulfato de estaño. La diferencia en la
tonalidad del aluminio se da por el tiempo que permanece sumergida la pieza
puesto que entre más tiempo permanece el metal en el baño ácido, este absorbe
una mayor cantidad de sulfato de estaño, componente que permite el cambio de
tonalidad. Colores como el champaña arena, se obtienen al sumergir la pieza en
un periodo de tiempo de entre 30 y 40 segundos. Una tonalidad conocida como
champaña comercial, requerirá un promedio de un minuto.
Mientras que para un acabado
negro, es necesario sumergir la pieza por un tiempo promedio de cinco minutos.
Otro proceso que permite dar diferentes tonalidades al aluminio es el uso de
tintas orgánicas, las cuales son vertidas en el tanque para que sean absorbidas
por los poros abiertos de la capa anódica, en un lapso de tiempo de ente dos a
cinco minutos. Esta técnica de tinte orgánico, no se utiliza para el anodizado
de perfiles de aluminio de grandes dimensiones, puesto que los tanques para el
tratamiento de, por ejemplo, un perfil de aluminio de seis metros, contienen
mayores volúmenes de baño ácido y requeriría de grandes cantidades de
colorantes, en comparación a las pequeñas cantidades de colorante necesarias
para el cambio de color de piezas pequeñas como chapas, llaves o tornillos.
Finalmente, para un correcto
anodizado, se realiza el proceso de sellado que permite cerrar los poros
superficiales generados en el anodizado, para brindar una mayor hermeticidad a
la capa anódica del aluminio, proteger el metal de factores externos y mantenga
la tonalidad obtenida. Este procedimiento de sellado se puede adelantar de tres
maneras distintas: la primera requiere sumergir la pieza en tanques con
temperaturas frías, a un promedio de 28ºC a 30ºC con sales de flúor y níquel;
la segunda, a temperatura caliente, entre 80ºC a 90ºC, y finalmente, el sello a
temperatura media, el cual es el más común en el país. La duración de la
apariencia esté- tica de los aluminios anodizados expuestos a la intemperie,
con una capa anódica de ocho a 11µ, se estima que puede durar un promedio de
ocho años sin que el material presente pérdida en el brillo o cambio de color.
Mientras que al ser usado en interiores, su durabilidad no tiene un límite de
tiempo determinado.
Usos del aluminio anodizado
Gracias al fortalecimiento de las propiedades físicas del aluminio en el
proceso de anodizado, este materia es utilizado en la fabricación de diferentes
piezas como electrodomésticos; computadores; dispositivos móviles, y en el
diseño de muebles, lámparas y otros artículos decorativos, que pueden mantener
sin problema, contacto directo y permanente con el medio ambiente. Además, y
debido a que año tras año las importaciones de aluminio al país no han tenido
un descenso notorio (véase tabla 1), las empresas dedicadas al anodizado en
Colombia han visto en la fabricación de puertas; ventanas; divisiones
modulares; iluminación; carrocerías; refrigeración; aire acondicionado y avisos
publicitarios, una constante demanda para adelantar dicho proceso. Por parte de
las constructoras, el uso de perfilería en aluminio también se encuentra en
niveles que van en crecimiento, puesto que la tendencia en el desarrollo de
estructuras con marcos que cumplan con los requerimientos de construcción y los
estándares de seguridad requeridos, que además generen menores pesos en las
estructuras, son cumplidos a cabalidad por el aluminio anodizado. Por otra
parte, en el mundo, el sector del transporte se apoya en el aluminio anodizado
para el desarrollo de parrillas; rines; acondicionadores de aire; transmisiones
automáticas; radiadores; bloques de motor y paneles de carrocería, puesto que
permite un mejor desempeño con la fricción y la relación de peso que manejan
estos sistemas. En la industria aeroespacial, este material también se
encuentra en motores de aeroplanos, trenes de aterrizaje, y en satélites para
protegerlos de los desechos espaciales. Por lo que el uso del aluminio
anodizado, tiene un puesto asegurado dentro de los materiales ideales para el
desarrollo de estructuras confiables y duraderas en diferentes sectores
industriales.
Mientras
China registra un incremento años tras año. PROCESOS 37 permanecer más de ocho
horas en desengrase, para que la capa de anodizado ceda y permita realizar el
proceso de anodizado nuevamente. “Es posible un nuevo proceso de anodizado en
una pieza anodizada, pero no se recomienda hacer más de dos procesos en una
misma pieza, puesto que el desengrase se realiza con ayuda de soda caústica y
esta, al ser corrosiva, hace que el metal se adelgace y su calidad se vea
afectada”, resalta González. Otro de los puntos a tener en cuenta en este
proceso con el aluminio, es verificar su temple. Esta característica permite
que el metal no se doble y mantenga su forma a lo largo del proceso de
anodizado, por ello, un aluminio con un alto grado de calidad puede estar en
soda caústica un promedio de 20 minutos sin que se vea afectado. Por el
contrario una pieza de aluminio con un temple defectuoso, luego de cinco
minutos en el proceso de desengrase o decapado, presentará afectación en su
estructura. Por otra parte, el procedimiento de sellado del aluminio, posterior
al anodizado, es parte fundamental del proceso, puesto que brinda una mayor
calidad a la capa anódica, lo que permite extender la vida útil del metal.
“Anteriormente, hace más de diez años, eran muy pocas las empresas que luego del
proceso de anodizado aplicaban un sello, y un sello es muy importante. Por
ejemplo, en climas cálidos el perfil tiende a sudar mucho, y al no tener un
sello la pieza puede comenzar a mancharse y deteriorarse” añade Gonzalez. Una
de las características que resaltan en un aluminio con un correcto anodizado,
es la uniformidad en su tonalidad, por lo que al encontrar un cambio de color
en una misma pieza, por ejemplo un anodizado blanco que presente coloración
rosada o azulada, será señal de un anodizado defectuoso, que a corto plazo
puede llegar a cambiar drásticamente de color, o pierda la capa anó- dica
rápidamente, y dejar expuesto el material a una posible corrosión. Por ello, es
de vital importancia verificar el estado del anodizado antes de realizar el montaje
de una estructura de metal, para evitar realizar un nuevo proceso de anodizado,
o tener que recurrir a la aplicación de recubrimientos superficiales, que
inciden directamente en el incremento de factores económicos y de tiempo, en un
determinado proceso de construcción.
FUENTES
• Alejandra Gonzalez. Gerente Anódicas y Color S.A.S.
• www.anometal.com - www.dian.gov.co
• http://www.metalactual.com/ediciones/37_procesos_anodizado.pdf
(alfa): Sistema cúbico, imanes permanentes.
(beta): Similar al alfa pero no es magnético.
(gamma): Sistema cúbico centrado en las caras.
(delta): Red cúbica centrada en el cuerpo.
