Como Anodizar com Qualidade Conhecendo o Processo

                                                

Como Anodizar com Qualidade
Conhecendo seu Processo

Sumário

Para o processo de peças/perfis acabadas com tratamento de anodização, se faz necessário determinarmos alguns fatores, como:

A) Determinação da utilização ou aplicação do produto

B) Determinação do tipo de acabamento

C) Qualidade dos acabamentos

D) Especificações dos clientes quanto à qualidade

Todas estas determinações trará em conjunto a melhor solução para os processos a serem aplicados para melhor produtividade do produto.

Queremos lembrar que ‘ANODIZAÇÃO’ do Alumínio, não se refere simplesmente em uma só operação, e sim na somatória de etapas conjugando desde o pré tratamento até o produto final acabado.

1.1- Por que Alumínio?

 Considerado os seguintes aspectos para se determinar a importância do alumínio:

 A) Maior facilidade de obtenção em relação aos seus maiores diretos substitutos.

 B) Densidade menor que os outros materiais que o possam substituir

 C) Permite uma maior gama de acabamento

 E) Permite uma maior auto-proteção

1.2- Por que Anodizar?

 Todos os metais são passíveis de oxidação, sendo na maioria deles um problema, porém no alumínio é usado como proteção, denominada oxidação.

Anodização é um processo que tem por finalidade acelerar e controlar a formação da camada de óxido de alumínio, originando uma camada decorativa e ao mesmo tempo oferecendo uma proteção superficial, melhorando certas propriedades como, por exemplo: resistência a intempéries, dureza superficial, possibilitando uma diversificação de tipos de acabamento como:                

 a ) Acabamento natural

 b) Acabamento Químico

 Fosco, Acetinado, Abrilhantado espelhado.

 c) Acabamento mecânico

 Polido brilhante, Lixado, escovado, jateado

Nota: Todo esse acabamento poderá ser colorido por corantes ou por sais metálicos ou combinação dos dois tipos.

A anodização em relação a outros tipos de proteção do alumínio possibilita uma maior durabilidade do acabamento em virtude da maior intimidade com a estrutura do material e devido sua característica física de formação do óxido, em função da liga aplicada.

1.2- Aplicação do alumínio e desenvolvimento de suas ligas.

O alumínio foi substituindo outros tipos de materiais devido às vantagens mencionadas, por isso, sentindo-se a necessidade de outras propriedades de acordo com a aplicação, foram-se desenvolvendo ligas de alumínio em função das exigências necessárias.

2- Determinação da liga de Alumínio a ser utilizada, em função da sua aplicação e suas influencias sobre o processo de proteção e acabamento.

 A qualidade do material a ser anodizado é muito importante, pois o acabamento final produzido está diretamente e unicamente ligado a liga do material aplicado como também ao processo que se fez produzir.

 Lembramos que o processo de anodização é um revelador direto do processo de fabricação (extrusão, laminação, injeção ou fundição), pois consiste na dissolução do metal base empregado revelando suas características fabricadas (granulação, inclusões de oxido, etc.).

 Normalmente, apresentam-se três principais  tipos de alumínio, ou seja:

 a) Alumínio puríssimo que contém 99,95% de Al ou mais.

 b) Alumínio puro que contém até 1% de ligas, pode ser magnésio, silício, manganês e outros.

 c) Qualidade anodizável, que pode apresentar mais ou menos elementos de liga de acordo com a exigência final.

Para certas aplicações o alumínio não apresenta dureza suficiente. Desta forma temos que empregar elementos de liga que vão impurificar o alumínio, assim  sendo, devemos tomar cuidado com as especificações de dureza e acabamento em relação à liga utilizada.

 

2.1-Influências das ligas na camada de óxido.

Alumínio puríssimo, por exemplo, com magnésio e silício, apresentam camada de óxido claro e transparente, sendo que se deixam abrilhantar bem.

Alumínio puro e qualidade anodizável determinam camadas anodicas menos claras e, por exemplo:

De 1 a 2% de manganês, da um aspecto martelado, ligeiramente bronzeado.

De 1 a 5% de magnésio, proporciona um aspecto ligeiramente azulado.

De 0,6 a 1,5% de silício, tons ligeiramente acinzentados.

De acordo com a liga e quantidade de impurezas, temos variações no aspecto final da anodização, sendo que em hipótese alguma podemos nos basear em uma liga para se obter efeito desejado, pois com a mínima variação destes componentes de ligas, temos também variações no aspecto final, motivo pelo qual devemos manter dentro do possível,  ligas padronizadas em peças formadoras de um conjunto.

3- Processo de proteção e acabamento

Para o processo de peças acabadas com tratamento de anodização, se faz necessário determinarmos alguns fatores, como exemplo temos:

Determinação da utilização ou ampliação do produto.

Determinação do tipo de acabamento.

Qualidade dos acabamentos.

Especificação dos clientes quanto à qualidade e normas brasileira que o acabamento (anodização) deverá obedecer.

Todas  estas determinações trará em conjunto a melhor solução, para os processos, a serem aplicados para a melhor produtividade do produto final acabado.

3.1- Pré-tratamento

 Normalmente este pré-tratamento, consiste na preparação da superfície do metal com operações mecânicas que denominamos por “tratamento mecânico”.

O tratamento mecânico, tem por finalidade remover  todas as imperfeições da superfície metálica, conferindo-lhe características de acabamento final. Estas remoções poderá ser profunda, com operações agressivas ou simplesmente um polimento fino. Estas operações são acompanhadas por lubrificantes e abrasivos para aumentar a eficiência da operação em questão.Temos nestas operações as seguintes características:

a) Operação de lixa, escova, com granulometria que pode variar de 30 a 400, dependendo da especificação final do produto.

 b) Operação de Jateamento, esse  consiste em conferir  ao material a característica de acabamento fosco, ou como pré-tratamento de eliminação de defeitos da superfície.

c) Operação de polimento, conferindo uma eliminação de defeitos na superfície e garantindo o acabamento liso sem riscos.

O fluxo a seguir apresenta alguns exemplos de acabamento em função do produto.

3.2 - Pré-tratamento químico

Podemos dizer que o pré-tratamento químico, consiste em preparar a superfície do metal para uma nova operação, a qual temos as seguintes operações:

3.2.1 - Desengraxe

O desengraxe tem como por finalidade de eliminar/e ou remover da superfície todo tipo de impurezas incrustada na superfície, ou impregnadas pelo processo  de extrusão, tratamento mecânico, que também podemos ter;  manchas, óleos, graxas, resíduos de polimento e lixa, etc. Podemos também dizer que esta operação trata-se de uma limpeza química da superfíce, pois a única ação mecânica que temos é a agitação da solução por meio de insuflamento de ar, deixando-a homogênea aumentando assim sua eficiência.

Nesta operação podemos afirmar que é uma das etapas mais importantes  do processo, pois dela dependerá os bons resultados das operações seguintes, por ser nesta operação que dará ao produto todas as características básicas necessária de um pré tratamento químico; para receber as subseqüentes operações.

Na maioria dos processos existentes usa-se produtos químicos de característica ligeiramente alcalina, recebendo um nome popular de Sabão, tendo em sua formulação agentes tenso ativos que agem especificamente sobre estes resíduos abrasivos do tratamento mecânico. Este tipo de operação normalmente não tem função de decapagem somente de desengraxe.

Estes banhos operam com temperaturas de 70  a  90ºC, com  concentrações de produtos químicos que poderão variar de 5 a 15% em função dos acabamentos a fabricar.

Se faz necessário uma agitação por insuflamento de ar comprimido, para ajudar na remoção destes resíduos da superfície metálica, e o tempo de tratamento poderá variar entre 5 a 10 minutos.

3.2.2 - Decapagem

A decapagem, como o próprio nome afirma, trata-se de uma operação pela qual através de uma reação química provoca uma remoção de material (uma dissolução da superfície), estes tipos de processo normalmente são de caráter alcalino, mas podendo ser ácido.

3.2.2.1 Decapagem Ácida

Esta operação consiste na decapagem da superfície do metal, previamente desengraxado, exercendo uma micro-decapagem na remoção de óxidos superficiais não retirados nas operações anteriores.

Este tipo de tratamento não confere característica de acabamento e sim auxilia na obtenção de uma melhora da superfície para atingir o desejado.

Na maioria dos processos este banho é constituído por Ácido Sulfúrico ou Ácido Fosfórico e Crômico, com concentrações que podem variar de 10 a 20%, operando com temperaturas entre 75 à 95ºC.

Se faz necessário uma agitação por insuflamento de ar, para ajudar na remoção dos resíduos da superfície metálica, e o tempo de tratamento poderá variar de 3 a 10 minutos.

3.2.2.2 - Decapagem Alcalina

Esta operação poderá ter as seguintes finalidade:

a) Decapagem do produto

b)Remoção de camada anodizada do material

c)Acabamento Fosco

Nos itens decapagem e remoção da camada, ambos tem as mesma característica, de remover material da superfície do metal, com desbaste muito agressivo, não oferecendo acabamento.

Nota-se que no mesmo banho onde executamos a operação de decapagem ou remoção de camada, é o mesmo que também executamos o acabamento da superfície. Estas características são diferencias em condições de operação, como concentração, temperatura e tempo. Quando empregamos este banho com finalidade de acabamento, se faz necessário alguns ajustes que citaremos a seguir.

Nesta operação o principal é provocar ataque na superfície do alumínio, de tal forma que promova uma característica fosca e uniforme, para que esta condição possa ter resultados satisfatório devemos lembrar algumas condições aceitáveis como:

a) Liga adequada para acabamento,  a mais comum AA6063

b) Características metalúrgicas que não intervenham na qualidade superficial

c) Controle adequado do processo.

Os processos mais comum é o uso da Soda Caustica (NaOH), em conjunto com aditivos a base de gluconato de sódio. A soda caustica tem por finalidade de atacar a superfície do metal dissolvendo o alumínio.

Reação

1-Dissolução do Alumino

2Al + 2NaOH + 2H2O     2NaAlO2  +  3 H2

2-Precipitação do hidróxido de Alumínio

NaAlO2  +  H2O        Al(OH)3     + NaOH

3-Formação do Aluminato insolúvel (duro)

2Al(OH)        Al2O3  +  3H2O    

O aditivo passa a agir na reação 2 e 3, com a finalidade de manter o Al(OH)3 em suspensão, evitando que se transforma em Aluminato Duro, diante desta ação, fará com que a soda caustica ataque livremente o alumínio, permitindo um ataque uniforme de boa qualidade.

Estes tipos de banho operam com concentrações que podem variar de:

Soda Caústica : 5 a 10%

Aditivo          : 0,5 a 2%

Temperaturas :  50 a 70ºC

Tempo             :  1 a 15 minutos

Teor de Alumínio dissolvido:  Maximo 150g/litro

Estas variações são dadas em função do acabamento do produto a ser fabricado e da matéria prima disponível. Este banho alem de oferecer acabamento no alumínio, também funciona muito bem como decapante de perfil/ou peças na recuperação ou retrabalho, removendo toda camada anódica existente, deixando o material em condições de receber uma nova camada.

4 - Abrilhantamento

Esta operação é umas das etapas mais importante e complexa do processo de acabamento brilhante.  Estes  banhos tem por finalidade abrilhantar o produto conferindo-lhe características de espelhamento, temos dois tipos básico de processo:

4.1-  Eletropolimento

A característica de espelhamento é conseguida através da ação em conjunta de uma mistura ácida (ácido fosfórico H3PO4, ácido sulfúrico H2SO4, ácido crômico H2CrO4), com uma corrente elétrica (corrente continua) controlada, executando um micro polimento na peça em conseqüência o espelhamento.

Para se conseguir resultados satisfatórios, temos que operar com as seguintes condições controladas: área de metal a ser tratado, disposição de gancheira, concentração dos ácidos.

As condições de operação poderá variar em:

H3PO4  - 30  à  43%

H2SO4  - 30 à  43%

H2CrO4 – 2  à   4%

Temperatura – 80 à 95°C

Tempo -  5 à  10 minutos

Corrente -  15 à  20 V

Tanque revestido de chumbo

4.2-  Abrilhantamento Químico

Banho de Abrilhantamento Químico, é vulgarmente conhecido como Polimento Químico do alumínio, é um processo em que o alumínio é imerso em solução ácida quente para eliminar defeitos e produzir uma superfície brilhante e às vezes como acabamento de espelho.

Tal como todas as reações de polimento químico, é baseado em um mecanismo que ataca projeções ou montanhas microscópicas  mais rápido do que ele faz depressões.  Não se delinear estrutura do grão do alumínio como faz na decapagem cáustica, que produz um efeito fosco. O mecanismo da reação química do polimento é baseado em uma solução viscosa e relativa insolubilidade na interface líquido-metal dos compostos metálicos dissolvidos.
Em uma tecnologia moderna de acabamento do alumínio, a operação do banho abrilhantador químico ou um Eletropolimento é absolutamente necessária, a fim de produzir um acabamento brilhante depois da anodização.

Abrihantamento químico apresenta as seguintes vantagens em comparação com o banho de Eletropolimento:

a) Não apresenta metal pesado como o Cromo em sua formulação

b) Não utiliza corrente elétrica, custo operacional menor

c) Tanque em aço inox, não apresentando metal pesado chumbo

d) Banho sustentável ecologicamente, não gera resíduo no efluente.

5. - Neutralizante

5.1 – Neutralizante Alcalino

Esta operação tem por finalidade de remover a película formada no produto na operação de eletropolimento, sem danificar a superfície adquirida anteriormente (espelhamento).  Na maioria dos processos que contém eletropolimento, este banho é constituído de soda caustica (NaOH), a uma temperatura ambiente, com tempo de tratamento considerado por simples imersão.

5.2- Neutralizante Ácido

Esta operação  tem por  finalidade de remover a película negra formada no produto na operação de fosqueamento, sem danificar a superfície adquirida anteriormente (fosca). Na maioria dos processos o banho é constituído de ácido nítrico (HNO3), porém poderá ser usado ácido sulfúrico (H2SO4), ou combinações de ácidos,  com temperatura ambiente, com tempo de tratamento que poderá variar de simples imersão até 5 minutos.

6.- Anodização

Todos os metais são passíveis de oxidação, sendo na maioria deles um problema, porém no Alumínio é usado como proteção a qual denominamos ANODIZAÇÃO.

A anodização é um processo que tem por finalidade acelerar e controlar a formação da camada de oxido de alumínio sobre a liga de alumínio, por meio de um banho químico ou eletroquímico, a qual pode ser porosa ou não, originando na superfície, melhoras de certas propriedades como dureza, resistência a interpéries, etc.

A anodização é um processo de acabamento sendo o alumínio, que mais se identifica, pois o acabamento vira parte integral do metal, não se tratando de uma camada apenas aderente ao alumínio. Os revestimentos anódicos mais resistentes contra as influencias corrosivas, são os sobre alumínio da alta pureza.

Estes revestimentos também são imunes contra esbranquiçamento e formação de bolhas. O filme duro e lustroso dificilmente retém poeira ou impurezas, sendo assim contaminação de fungos, marca de tecidos ou outras superfícies postas em contato, sua limpeza torna-se fácil.

O filme oxidado e não poroso apresenta uma alta resistência dielétrica, tornando-o apropriado como isolador elétrico. Portanto o mais importante é que o processamento do filme anódico pode ser controlado, de tal maneira que adquira qualquer característica particular desejada.

Na anodização, a parte de alumínio representa o anodo e não o catodo; daí a origem do termo Anodização. Usa-se um eletrólito capaz de gerar oxigênio durante a eletrólize. Para se ter uma idéia de grandeza, a variação da camada de óxido é de 1 a 24microns de acôrdo com a proteção desejada. Camadas maiores poderá ser obtidas desde que requeridas. A qualidade e estabilidade da camada de óxido depende do pré e pós tratamento.

Reação eletroquimica de formação do óxido de alumínio (alumina)

2  Al         2Al + 6e-

2 Al3     + 6OH      Al2(SO4)  + 3 H20

Reação  química de dissolução do óxido em meio ácido                 

Al2   +  3H2SO4     Al2(SO4)3   +  (3H2)

6.1 - Fatores que influenciam quantitativamente e qualitativamente na formação da camada anódica.

A) Concentração do  eletrólito

Influencia na dureza da camada de óxido e consequência na facilidade de tingimento, pois quanto mais dura a camada, maior a dificuldade de tingi-la.

 B) Tempo de oxidação

 Faz  variar a espessura da camada

 C)  Temperatura

 Temperaturas baixas resultam em camadas mais duras e menos porosas.

 D) Amperagem e Voltagem

 Se usarmos amperagens altas teremos uma dissolução de óxido, o que dificulta a obtenção de camadas grossas.

E) Contato elétrico – peça/gancheira

 Esse contato é fator determinante na formação da camada e sua espessura.

F) Agitação e homogeneização do banho

Esse contribui na velocidade de formação da camada, no tipo de camada, pois a falta ou deficiência de agitação não promove a troca da solução de interface peça e banho, provocando aumento de temperatura localizada, com  variaveis indesejáveis.

Mecanismo de Oxidação Anódica

6.2 - Tipos de Anodização                                                                                    

Sendo o eletrólito o responsável pelo tipo de acabamento anódico, temos basicamente dois tipos:

6.2.1 - Eletrólitos sem ação dissolvente sobre o oxido formado (produtos de filmes de bloqueio, não poroso).

 Esses eletrólitos sem ação dissolvente, sobre o óxido de alumínio, a construção do filme é paralizado após a formação de uma camada relativamente fina aproximadamente 0,2 a 1,5 microns. Os eletrólitos mais convencionais são:        

A) Tartarato de amônio

B) Ácido Bórico

6.2 Eletrólitos com ação dissolvente sobre o óxido ( produtores de filmes porosos).

Camada com seus poros

Neste caso usa-se vários tipos de eletrólitos, sendo que cada um deles com suas características as quais conferem determinadas qualidades a peça acabada.

Estes tipos de eletrólitos são os mais usados pois suas camadas de óxido por serem porosas podem ser posteriormente tingidas, além de poder darmos uma qualidade bem maior que no caso anterior. Os eletrólitos mais usados são:

A) Ácido Crômico

As camadas obtidas com este eletrólito são camadas leitosas e opacas. Neste processo usa-se uma solução de 5 a 10% de ácido crômico, à temperatura de 35°C  com variação de 2ºC, e tensão constante de 40 volts, corrente continua, mantendo uma densidade  de corrente em torno de 0,3 amp/dm², com tempo de 30 minutos.

Este processo não é utilizado comercialmente, em função dos seguintes fatores:

1- Custo elevado do eletrólito

2- Eletrólito altamente poluente, custo elevado de tratamento de efluente

3- Custo de energia elevada, alto consumo

4- Aplicação restrita por ser produtos de alta qualidade, Fins Aeronáutica, e Militar

B) Ácido Oxálico

Eletrólito à base de ácido  oxálico variam entre 3 a 10%. Obtém-se um revestimento semi  transparente com uma densidade de corrente entre 1,0 a 1,5 amp/dm² e  50 a 65 volts. O tempo de tratamento esta entre 10 a 30 minutos, a uma temperatura de 30°C, normalmente usa-se em combinação com ácido sulfúrico.

C) Ácido Sulfúrico

É o eletrólito mais usado, pois seu custo é baixíssimo, além da facilidade de exploração. Geralmente usa-se o ácido sulfúrico numa concentração de 14 a 18%, à uma temperatura de 20°C, com variação de 2°C, com uma tensão eletrica de 12 a 20 volts, mantendo uma densidade de corrente entre 1,2 a 1,8 amp/dm², com tempo de de 25 a 30 minutos, para uma formação de camada em torno de 12 microns, esta camada é transparente e muito porosa.

D) Anodização Dura

O termo Anodização Dura ou revestimento duro, este processo à baixa temperatura, é usado para caracterizar uma modalidade de anodização que produz uma camada muito espessa, densa e resistente à abrasão, sobre o alumínio, estes revestimentos podem ser de 25 a 254 microns.

E) Anodização integral           

Este revestimento normalmente é feito usando-se ácido sulfúrico como eletrólito em concentração de 5 a 10% peso, com ou sem aditivos. Normalmente usa-se este processo com peças com alto teor de silício, usa-se temperaturas inferior a 5°C, com agitação de ar e mecânica vigorosa, a densidade de corrente é de  3,8 a 3,9 amp/dm².

7.- Parâmetros para Anodizar

A formação do filme está ligado a quatro parâmetros que devem ser controlados conforme o eletrólito a ser usado:

A) Densidade de Corrente Elétrica

É responsável pela velocidade de oxidação do alumínio a qual deve ser maior que a velocidade de dissolução.

B) Concentração do eletrólito

Pelo aumento da concentração aumenta-se o poder de dissolução. Os poros tornam-se mais cônicos com um diâmetro  médio maior, isto para eletrólito com ação dissolvente.

C) Temperatura:

Para cada tipo de eletrólito temos uma determinada temperatura a qual está ligada diretamente a dureza e a porosidade da camada. 

  

D) Composição da Liga de Alumínio:    

Deve-se sempre usar uma liga mais pura possível, mas as vezes necessitamos de algumas propriedades físicas às nossas peças como, dureza, resistência a abrasão, etc bem como os processos de fabricação de nossas peças como fundição, extrusão, injeção, portanto somos forçados a usar ligas de alumínio, por isso temos vários tipos de  eletrólitos, sendo que devemos usar o mais indicado para cada caso.

O filme de óxido formado é isolador elétrico, mas mesmo assim há oxidação progressiva através dos poros é próximo ao filme primário não poroso e relativamente fino, chamada nível de bloqueio (barrier Layer).

Num eletrólito que apresente ação dissolvente sobre o óxido de alumínio, o ion de oxigênio, carregado pela corrente elétrica, continua alcançando o metal pelos poros. Como o filme é sucessivamente construido ganhando espessura, o filme mais velho, encontra-se na superfície, sendo que a parte recém-formada, ou ainda a ser formada, encontra-se junto ao metal propriamente dito portanto o crescimento da camada

ocorre de dentro para fora, usando o alumínio debaixo da camada e adicionando o oxigênio de fora.

8.- Pós tratamento

Desde que se requeira apenas uma proteção da superfície da liga, podemos proceder a selagem da camada de óxido, que será explicada posteriormente, caso contrario, será nesta etapa, aproveitando a porosidade da camada anódica, que procedemos operações de acabamento, tais como:

8.1 – Impressões

Com prévia secagem da superfície, podemos efetuar impressões por diversos processos.

A) Tingimento por absorção de corantes

Quando se deseja um tingimento com corantes, este processo deverá ser efetuado logo após a anodização.  Este processo se da por imersão da peça/perfil em uma solução aquosa de corantes.  A adsorção do corante pelos poros deixados na camada anódica, tinge a superfície preparada, este é realizada graças a propriedade que os corantes possuem de migrar da solução  para  os poros.

Em geral os corantes se dividem em dois grupos; os orgânicos e os inorgânicos.

A seleção de corantes deve ser feita com base na solidez a luz necessária no produto final. Desta forma, os corantes são graduados em uma escala internacional de notas que variam de 1 a 8,  a nota máxima referente ao menor desbotamento pelos raios ultra violeta e 1 a nota minima, no caso contrário.

Para que possamos ter uma padronização no tingimento dentro da intensidade de cor  oferecida pelo corante, temos que obedecer o seguinte:

A)  Camada padronizada  de 12 microns

B)  Temperatura de tingimento (corante) conforme sua especificação

C)  Concentração do banho de tingimento (corante) conforme sua especificação

D) Evitar as misturas de corantes, mesmo que operem em mesma condições

Tingimento da Camada com corantes orgânico e/ou inorganicos

8.2-  Eletrocoloração ou coloração por sais metálicos

Os processos de coloração eletrolítica podem ser em dois grupos:

A) Processo  de fase única.

É o processo onde a cor,  é formada  juntamente com a camada de anodização, é denominado coloração integral ou auto-coloração.

Devido ao custo elevado de implantação e dificuldades operacionais, a coloração integral tem tido sua aplicação muito restrita.

Anodi zação integral

B) Processo  de duas fases.

É o processo onde  a primeira fase é a  anodização sulfúrica convencional. O processo se baseia na deposição de sais metálicos no fundo do poro da célula do óxido. As cores obtidas são consequências do tipo de metal (estanho, cobre,  níquel, cobalto, molibidênio, prata), muitas vezes se faz necessário os ajustes corretos dos seguintes: ácidos, corrente (amperagem), tensão, tempo e temperatura, em muitos processos torna-se críticos.

O processo mais comum se faz tratando o alumínio anodizado num banho contendo sais de estanho, acido  sulfúrico e aditivos.

O função do aditivo é manter o ion Sn2+, responsável pela coloração, solúvel no banho. Este ion é extremamente instável, e a presença de luz ou do ar podem converte-lo para uma forma insolúvel e sem ação do banho.

As cores:

Champanhe, bronze (claro, médio e escuro) e preto são obtidas variando-se o tempo de coloração.

As  condições básicas de operação :

A)  Sulfato de Estanho  = 18 g/L            F) Corrente Alternada 0,4 a 0,7  A/dm2

B) Ácido Sulfúrico          = 18 g/L            G) Temperatura  20  a 24 °C

C) Aditivo   = 15  a 30 g/L                        H)  Tempo  30 seg  a  12 mim

D) Tensão  alternada  = 12 a 18 Vca

Exemplo de tanque de Eletrocoloração

Deposição de sais metálicos Eletrocoloração na camada anodica

Cor Bronze

9 – Selagem

É a parte final do processo, este tratamento promove o fechamento dos poros da camada anodizada. Este tratamento é parte integrante do  processo, o qual  vai determinar  a qualidade e vida útil da camada anodizada. Tem-se verificado na pratica que nem sempre é levado com a devida atenção,  esta fase do processo. Apenas após uma selagem impecável que desaparece o toque Pegajoso,  que é característico de um material de alumínio anodizado.

A selagem se caracteriza-se pelo fechamento dos poros pela hidratação a alta temperatura, com ou sem presença de sais metálicos. Com a hidratação que se desenvolve da superfície para o interior da camada, produz-se um aumento do volume do oxido, que fecha pouco a pouco os poros. Deste processo procede-se  a formação do oxido de alumínio Al2O3, em um elemento estável chamado de pseudo-boemita.

Fatores que influenciam a qualidade de selagem:

A)  tempo

B) Temperatura

C) Qualidade da água

D) pH

E) Composição do banho

Enchimento da camda pela ação da selagem

9.1- Condições ideais

A presença de ions de magnésio, ferro, cálcio, cobre, cloro, flúor, fósforo  etc., acima de determinados valores comprometem a qualidade de selagem da camada, reduzindo significativamente sua eficiência.

O uso de água deionizada ou desmineralizada, é fundamental para atingir resultados de qualidade que atenda as especificações das normas em vigência.

O processo de selagem pode variar em:

A) Concentração do banho

B) Tempo de selagem

C) tipo de selagem ( com aditivo ou sem)

Em linhas gerais o que se adota normalmente é para cada micron e camada, devemos ter 3 minutos de selagem em água, a temperatura de ebulição e pH 5,5 a 6,0.

           

9.1.2 - Selagem com sais metálicos

Na pratica dá-se preferencia aos processos de selagem a base de acetato de níquel, além de favorecer o tingimento evitando sangrias da cor, proporciona um aumento considerável quanto a resistência ás interpéries do material anodizado.

As condições de aplicação são as mesmas das adotadas com água deionizada, acrescendo a esta 5 g/l do sal. Atualmente existem produtos prontos cuja temperatura de trabalho esta em torno de 80°C.

9.1.2.1 - Formação de Eflorescência (“Esmudge”)

Todos os métodos de selagem com sais de níquel provocam a formação de uma eflorescência (camada esbranquiçada) sobre a superfície metálica. Esse fenômeno, no entanto, pode ser evitado por produtos inibidores especiais, normalmente aplicados após a selagem ou em complemento a esta. Alguns anodizadores preferem imergir as peças com este problema em uma solução de ácido nítrico,  cuidando para o que o excesso de tempo ou concentração do ácido não comprometa o resultado da selagem.

9.2 -  Selagem a frio ou Impregnação a frio

A característica principal do processo esta indicada no próprio nome. Opera em torno de 25 a 33°C e contem sais de níquel sob forma de fluoreto como agente principal.

As vantagens econômicas são significativas, pois a temperatura e o tempo de trabalho são inferiores aos praticados nos processos de alta e média temperatura.

O processo consiste, inicialmente, na imersão na solução contendo fluoreto de níquel por um tempo de 1,0 a 1,5 min/micron  de camada anodizada. A seguir a peça deverá ser banhada em água deionizada com temperatura de 70 a 80°C, por até 3 minutos.

Este procedimento acelera a reação química que, num prazo de 24 horas, encerra o processo.

Devido a alta sensibilidade a contaminação apresentada neste tipo de selagem, recomenda-se um controle de concentração dos produtos envolvidos (niquel e fluoreto), assim como uma atenção especial com a água que antecede a selagem.

Teste efetuados em peças seladas por este processo, têm apresentado resultados amplamente satisfatórios.

 10. - Defeitos e Causas no Processo

No que se referem a defeitos que podem ocorrer no decorrer da anodização, estes podem dividir-se em duas categoria:

A) Defeitos acidentais ou temporários

B) Defeitos sistêmicos ou contínuos

     

 10.1- Defeitos Temporários

São provocados por causas ocasionais e muitas vezes imprevisíveis, alguns exemplos são:

A) Alteração dos parâmetros operativos do banho: (composição química, temperatura).

B) Avarias  temporários dos aparelhos de controle: (termostato, amperímetros, voltímetros e medidores de pH, etc.)

C) Avaria imprevista de equipamentos: (ponte rolante, sistema de arrefecimento dos  banhos-(refrigeração), sistema de aquecimento (resistências), bombas etc.)

D) Mudança temporária do operador habitual numa das fases de treinamento.

     

10.2- Defeitos Sistêmicos

Repetem-se com bastante frequência no tempo e são causados por deficiências nas instalações e pela má condução das mesmas.

No que diz respeito ao aspecto exterior do material tratado, apresentamos a seguir os defeitos mais comuns que se podem verificar as respectivas causas.

A) Pontinhos/ picadas/ pitting

Causas possíveis quando ocorrem após a anodização:

1- Excesso de cloreto no banho de anodização

2- Presença na superfície de metais de liga

3- Liga não devidamente tratada

4- Lavagem depois da neutralização com H2SO4

B) Manchas ou escorrimentos

Causas possíveis depois do fosqueamento ou acetinagem

1- Temperatura elevada com secagem muito rápida

2- Banho velho ou contaminado

Causas possíveis depois da anodização ou selagem

1- Velocidade de elevação (vertical) muito lenta –ponte rolante

2- Eletrólito contaminado

3- Águas de lavagens saturadas

4- Presença de Óleo nos banhos

C) Pontas mais claras ou mais escuras após qualquer tipo de coloração

Causas possíveis:

1- Agitação insuficiente no banho de anodização

2- Seção dos suportes de material (gancheira) insuficiente

3- Contatos deficientes (mau aperto dos ganchos)

4- Densidade excessiva de corrente

D) Material excessivamente rugoso

Causas possíveis:

1- Banho de fosqueamento ou acetinagem incorretos, muito agressivos em relação ao material ( temperatura ou concentração excessiva)

E)  Camada Queimadas

Pó branco sobre o material que, quando limpo com massa de polimento reaparece pouco depois, possíveis causas:

1- Temperatura de anodização excessiva (elevada acima de 25°C)

2- Agitação do banho insuficiente

3- Densidade de corrente elevada

F) Selagem sem eficiência

Peças pegajosas mesmo após a selagem, possíveis causas:

1- Concentração / ph / temperatura fora do parâmetro

2- Excesso de fosfato no banho

3- Banho velho e contaminado por elementos orgânicos

Obs: A presença de contaminantes orgânicos e inorgânicos nos tanques de tratamento podem ser detectadas através de análises químicas. Tais análises são caras e demoradas e também por este motivo, devem-se evitar continuamente produtos, equipamentos ou procedimentos que levem à contaminação.

11.- Controle Químico do Processo

A função do controle químico é garantir a mínima variação das concentrações químicas necessárias à obtenção dos resultados esperados. O registro e a análise destes resultados são importantes, tanto na correção dos possíveis erros do processo, como na avaliação dos custos de produção. Embora a frequência das analises seja função do consumo dos insumos, face ao nível de produção, os controles químicos podem ser feitos de acordo com a tabela.

Objetivo do Controle	Frequência Mínima
Análise do banho de desengraxe	1 vez por dia se trabalha em 2 ou 3 turnos 1 vez por semana se trabalha apenas com 1 turno
Análise do Banho de Decapagem/e ou Fosqueamento	2 vez  por dia se trabalha em 3 turnos por dia. 1 vez por dia se trabalha em 2 turnos por dia 2 vez por semana se trabalha apenas com 1 turno por dia
Análise do Banho de Neutralização	1 vez por dia se trabalha em até 3 turnos 2 vez por semana se trabalha apenas com 1 turno por dia
Análise do banho de Anodização	1 vez por dia e por banho, se trabalha com 2 e 3 turnos por dia. 1 vez de 2 em 2 dias quando se trabalha apenas com 1 turno por dia
Análise do Banho de Eletrocoloração	1 vez por dia se trabalha com 2 ou 3 turnos por dia 1 vez de 2 em 2 dias quando trabalha com 1 turno por dia e quando o volume da cor preta não for superiora a 50% da cor Bronze, quando for superior deverá ser diário.
Análise do Banho de Selagem	1 vez por dia se trabalha até 3 turnos por dia. 1 vez de 2 em 2 dias quanto de trabalha com 1 turno dia.
Controle de pH	Para os banhos que se fizer necessário, 2 vez se trabalhar até 3 turnos, para 1 turno é suficiente 1 vez dia.
Controle de Temperatura	Para todos os banhos do processo se faz necessário medição constate por sistema eletrônico, para se manter o processo homogêneo.
Lavagens do processo	Para todas as lavagens do processo se faz necessário o controle de pH, para com objetivo de manter o menor índice de contaminantes para os banhos subsequentes.

-O Objetivo desse controle é de manter a menor variação possível das concentrações nominais de trabalho, garantindo assim ao processo uma padronização da qualidade a ser produzida.

11.1  A seguir apresentamos uma tabela com defeitos e possíveis causas em uma linha de anodização.

DEFEITOS	PROVAVEIS CAUSAS	CORREÇÃO
1.Corrosão do metal base	Fusão defeituosa. Liga rica em metais pesados. Peças unidas com solda muito fraca	Usar material próprio. Efetuar soldagem homogênea
2.Camada anódica atacada	Banho excessivamente concentrado. Tempo de anodização excessiva	Diminuir a concentração do banho. Melhorar ganchos de suspensão
3.Ataque no fundo das cavidades	Agitação insuficiente. Fixação errada das peças	Aumentar a agitação do banho. Melhorar a gancheira e posicionar corretamente as peças
4.Ataque durante o fosqueamento	Tempo excessivo de fosqueamento. Temperatura de fosqueamento muito elevada Material muito sensível ao fosqueamento	Diminuir o tempo de fosqueamento Diminuir a temperatura Substituir o fosqueamento químico por outro tipo. Usar inibidores de ataque no banho de soda caustica
5.Peças fundidas que, quando escovadas, aparecem defeituosas	Fusão defeituosa	Melhorar fusão
6.Dificuldade em eliminar o eletrólito dos poros	Fusão porosa	Dar um banho às peças em soluções levemente alcalinas e lavá-las muito bem.
7.Depois do fosqueamento alcalino aparecem películas escuras	Ligas ou alumínio de baixa qualidade	Imersão muito breve em acido nítrico (1:1)
8.Anodização escura	Polimento improprio	Melhorar polimento
9.A coloração não resiste a Luz	Corante improprio	Mudar o corante
10.A coloração perde tonalidade na lavagem	Corante não resistente a água Água da lavagem muito contaminada pH muito baixo	Mudar corante Corrigir lavagem Aumentar a renovação de água
11.As cores não atinge o padrão	Anodização infuficiente Camada abaixo do ideal	Aumentar o tempo de anodização Corrigir a camada para o ideal 12 microns
12.Tempo de coloração longo	Coloração com temperatura muito abaixo do especificado Concentração do banho abaixo do especificado	Aumentar temperatura Corrigir a concentração do banho
13.As camadas apresentam cor irregular	Tempo insuficiente de anodização ou coloração Contatos elétricos insuficientes Zonas de aquecimento provocadas, má agitação no banho de anodização	Aumentar tempo de anodização Melhorar os contatos Uniformizar a agitação
14.Cor com manchas	Águas de lavagem suja Permanência do material na água de lavagem por muito tempo	Renovar a água de lavagem Diminuir o tempo de lavagem
15.Corante não absorvido	Presença de óleo no banho Manchas de gordura devida ao suor das mãos Restos de massa de polir ou do banho nos poros superficiais Má dissolução do corante	Não tocar na superficie antes da coloração. Usar luvas de borracha Dissolver melhor os ingredientes do banho Eliminar todos os resíduos do polimento, do banho de anodização e de qualquer outra substância estranha
16.Manchas puntiformes	Dissolução imperfeita dos ingredientes do banho	Dissolver melhor
17.Falta de cor nas soldas	Heterogeneidade das soldas	Usar solda homogênea. Fazer soldas não visiveis
18.Diferentes tonalidades de cor em peças tratadas no mesmo banho	Metal base de qualidades diferentes Má distribuição de contatos Má ou sem agitação na anodização	Controlar tipos de alumínio usado Corrigir contatos Corrigir a agitação na anodização
19.Variação de tonalidade em csrgas diferentes	Material de diferente qualidade Densidade de corrente diferente Diferentes temperaturas de anodização e coloração Diferente espessura de camada Tratamento preliminar diferente Fosqueadores diferentes Banhos de coloração diferentes Variações durante a anodiização	Usar mesmo método para todos as peças Manter invariáveis todas as condições de trabalho
20.Pontos sem cor na camada de óxido	Presença de partículas de outros metais na superficie	Usar para lixamento e polimento discos não utilizados com outros metais, pois podem deixar partículas desses metais
21.Zonas claras e pontos sem cor depois da  coloração	Material poroso Neutralização insuficiente depois da anodização Bolhas de ar aderidas à peça	Usar melhor materal Neutralizar mais cuidadozamente Agitar as peças no inicio do tingimento Utilizar umectante no banho de coloração
22.As bordas do material são menos intensa que o resto do material	Tratamento mecânico não homogêneo do material, que fica mais compacto nas arestas e bordas. Lavagem insuficiente antes da coloração	Melhorar o tratamento mecânico, evitando submeter o material a esforços excessivos Melhorar a lavagem anterior à coloração
23.Apesar de o contato ser perfeito, o ponto de união é muito visível após anodização	Gancheira de má qualidade	Usar gancheira de qualidade adequada
24.Anodização uniformemente escura	Qualidade da liga Banho turvo e contaminado	Este defeito é inevitável nas ligas ricas em cobre e silício Mudar, decantar ou filtrar o banho

12. – Conformidade de material anodizado

As normas NBR aqui mencionadas, são instrumentos de suficiência internacional, para a determinação da qualidade e conformidade dos produtos anodizados para fins arquitetônicos, pois foram baseadas nas normas ISO (International Organization for Standardization).

12.1-Normas Brasileiras

A norma ABNT NBR 12609 "Anodização para Fins Arquitônicos", fixa os requisitos    mínimos de qualidade e os teores de conformidade de camadas anódicas, para aplicações arquitetônicas, e especifica classes de camada anódica, conforme a zona aplicada:

Classe A 13(11 a 15 micra), zonas de agressividade baixa e média (urbano/rural)

Classe A 18(16 a 20 micra), zonas de agressividade alta (litoral)

Classe A 23(21 a 25 micra), zonas de agressividade excessiva (marítimo/industrial)

Obs: os números 13, 18, 23 que sucedem a letra A identificam o valor médio da camada em micra.

Como documentos complementares, a norma ABNT NBR 12609 chama outras normas para seus testes de conformidade, além de amarrar os itens abaixo:

a) Composição da liga do Alumínio

b) Espessura da Camada Anódica conforme a região de uso

c) Testes de conformidade

11.1.1 - Normas complementares chamadas pela NBR 12609:

Norma ABNT NBR 5426 - PLano de Amostragem e N.Q.A.

Norma ABNT NBR 6599 - Ligas de Alumínio a serem utilizadas

Norma ABNT NBR 9243 - Teste de Selagem por perda de Massa

Norma ABNT NBR 12610 - Medição da Camada por Eddy Current

Norma ABNT NBR 12611 - Medição da Camada por Metalografia

Norma ABNT NBR 12612 - Resistência aos raios Ultra-Violeta

Norma ABNT NBR 12613 - Teste de Selagem por absorção

A)- Norma ABNT NBR 5426 - Plano de amostragem e procedimento na inspeção por tributo (N.Q.A.)
Esta norma, em função do número de peças no lote, determina a quantidade de amostras a serem retiradas para teste e, consequentemente, o limite de aceitação de peças fora do standard. Nesta norma existem três planos de amostragem: atenuada, normal e severa, sendo a normal a recomendada pela EWAA conforme a tabela:  

B)- Norma ABNT NBR 6599 - Alumínio e suas ligas, processo e tecnologias
Esta norma define o processo de anodização a ser utilizado para arquitetura e liga de alumínio a ser usada; perfis série 6000 (ex.: ligas 6060, 6063, etc.) e lâminas série 1000 e 5000 (ex.: ligas 1100, 5052, etc.). Como a anodização é a transformação superficial do alumínio em óxido de alumínio, esse processo exige uma liga praticamente pura (98,5% Al) tanto para laminados como extrudados.

C)- Norma ABNT NBR 9243 - Determinação da qualidade da selagem da anodização pelo método de perda de massa:
Esse método verifica o fechamento dos poros (selagem) da camada anódica, seja ela anodizada, natural ou colorida. Consiste em um teste destrutivo que verifica a qualidade da selagem através da perda de massa, sofrida por uma amostra com área determinada, que é pesada analíticamente antes e depois de sua imersão numa solução ácida (fosforo-crômica), cuja propriedade é remover a camada anódica caso a mesma não tenha selagem. A camada anódica terá uma selagem adequada se a perda de massa não for superior a 30mg/dm² (= 0,30mg/cm²)

D)- Norma ABNT NBR 12613 - Determinação da qualidade da selagem na anodização por absorção de corantes:
É um teste não destrutivo que averigua se a camada anódica absorve o corante azul 2LW ou vermelho B3LW, após uma ativação ácida. Quanto menor a intensidade da mancha, melhor a qualidade da selagem. Por isso, a cor residual obtida no local de ensaio deve ser comparada com as tonalidades-padrão mostradas na tabela existente na norma, a qual contém seis graduações, de 0 a 5:

Mancha Zero; selagem total (excelente)

Mancha Um; selagem muito boa

Mancha Dois; selagem satisfatória*

Mancha Três; selagem deficiente

Mancha Quatro; selagem ineficaz

Mancha Cinco; selagem inexistente (não selada)

* A intensidade de mancha do corante é considerada aceitável se for inferior ou igual 2. Em caso de dúvida recomenda-se utilizar a norma ABNT NBR 9243

Tabela de cores

E) - Norma ABNT NBR 12610 - Determinação da espessura da camada anódica pelo método de corrente parasita:

É um método não destrutivo para averiguar a espessura da camada anódica utilizando aparelhos que, através de indução de corrente,  geram um campo eletromagnético de alta  frequência, produzindo correntes parasitas no metal base (alumínio), cuja amplitude é interferida pela espessura da camada anódica (não condutora), e expressa diretamente em micra. Estes aparelhos de medição deverão apresentar estabilidade nas leituras, mesmo para pequenas variações na condutividade do material.
Obs: Esta norma menciona que a rugosidade do perfil pode provocar divergência na leitura obtida, e também que o aparelho calibrado em superfície plana não pode medir superfície curva, e vice-versa.

Aparelho Dualscope MPO – Ferroso/Não Ferroso

F)- Norma ABNT NBR 12611 - Determinação da camada anódica atravéz da utilização de microscópio metalográfico:
É um método destrutivo que determina a espessura local da camada anódica, através de medidas diretas e individuais, utilizando-se de um microscópio metalográfico com uma amplitude de 1:1000 na seção transversal da amostra, onde efetua-se a medida.
Antes da ampliação, a seção transversal deverá ser embutida em baquelite e posteriormente é feito um polimento no sentido baquelite > camada anódica > alumínio, evitando assim que o alumínio, por ser um metal mole, remonte sobre a camada anódica e interfira na leitura.
Obs: Este teste não serve para medir espessura anódica inferior a 8 micra, no entanto, é usado como referência para peças medidas com aparelho de indução de corrente (ABNT NBR 12610).

G) - Norma ABNT NBR 12612 - Determinação de resistência ao intemperismo acelerado da camada anódica colorida, "Solidez à Luz":

A anodização colorida deverá resistir, no mínimo, 600 horas de exposição a raios ultravioleta, produzidos por lâmpadas especiais, cujo comprimento das ondas durante o teste gira em torno de 313 nanômetros.
A amostra deverá ficar distanciada 190mm da fonte emissora, e sua temperatura não deverá exceder 90ºC.

 Quanto maior o comprimento das ondas, menor a intensidade do raio ultravioleta.

13.- Recomendações de manutenção do produto acabado

Cuidados que devem ser tomados com as esquadrias de alumínio anodizado durante obras e sua conservação posterior.

 13.1 - Argamassas:
Cuidados especiais devem ser tomados quando a instalação das esquadrias se deparar com a obra em fase de reboco ou com seus resíduos aquosos (infiltração de laje). Estes causam danos irreversíveis em contato com as superfícies anodizadas. Como prevenção, os caixilhos de alumínio anodizado deverão estar protegidos temporariamente até o término na obra, sendo o produto mais usado a vaselina em pasta que, quando aplicada, deve-se tomar os devidos cuidados com as guarnições EPDM, as quais são frágeis (ressecam ou esfarelam) a produtos orgânicos, principalmente solventes. Fita adesiva poderá ser utilizada, desde que tenha a garantia do fabricante de não ressecar ou de aderir demasiadamente em presença de raios solares (ex.: fita 3W 25X, da 3M).

13.2 - Ácidos:
No término da obra é muito comum o uso de ácidos muriático e fluorídrico como agentes de limpeza para fachadas e pisos, por isso, todas as esquadrias próximas deverão ser protegidas (vaselina em pasta), pois os ataques desses produtos podem remover a anodização dos caixilhos.
Obs: A lavagem de fachadas devem ser feitas antes da colocação dos caixilhos de alumínio.

13.3 - Limpeza:
Ao término da obra, a remoção da vaselinha em pasta e a limpeza dos caixilhos, para revisão e entrega dos mesmos, faz-se com panos e flanelas umidecidas em solventes orgânicos (água-raz, thinner, etc.), tomando os devidos cuidados com as guarnições EPDM, frágeis a esses solventes. Posteriormente, lava-se com detergente neutro - 5% em água - e esponja macia.

Manutenção:
A  conservação dos caixilhos estão diretamente ligadas à manutenção, necessária conforme a agressividade da zona onde foram aplicados. Utiliza-se 5% de detergente neutro diluido em água, aplicado com esponja macia. Como por exemplo, podemos citar:

a) Zona Industrial, agressividade excessiva, limpeza trimestral;

b) Zona Marítma, agressividade alta, limpeza semestral;

c) Zona Rural/Urbana, agressividade baixa-média, limpeza a cada 18 meses*.

* Nos grandes centos urbanos recomenda-se limpeza anual.

Obs: A norma ABNT NBR 12609 salienta que Zonas Marítimas (cloro) e Zonas Industriais (enxofre) apresentam alta agressividade, e que a deterioração da camada anódica dependerá do nível de frequência em que é feita a limpeza, pois a deposição de detritos aumenta as condições de corrosão provocadas pelo cloro e o enxofre.
Em obras que o nível de limpeza é muito prolongado, é aconselhavel que após a limpeza se aplique cera abrasiva ou automotiva tipo Grand Prix.

14. Exemplos de Lay-out de alinha de anodização