O alumínio, para se proteger da ação dos agentes atmosféricos, é naturalmente coberto com uma fina película de óxido, esta camada de Al2ou3 tem uma espessura mais ou menos regular da ordem de 0,01 mícrons no metal recentemente decapado, podendo atingir 0,2 ou 0,4 mícrons no metal que permaneceu em um forno de recozimento.
Para poder soldar, é necessário remover previamente esta camada através de procedimentos químicos ou mecânicos.
Filmes de óxido artificialmente muito mais espessos com características diferentes das da camada natural, mais protetora, podem ser obtidos por procedimentos químicos e eletrolíticos. O processo de anodização permite a formação de camadas em que a espessura pode, à vontade, ser de alguns mícrons a 25/30 mícrons em tratamentos de proteção ou decoração, chegando a 100 mícrons e mais por processos de endurecimento superficial, isto é anodização dura.
Se uma cuba é preenchida com água tornada condutora pela adição de uma pequena quantidade de ácido, base ou sal e se neste eletrólito, há um cátodo (polo negativo), inatacável (níquel ou chumbo) e um ânodo de alumínio, há um descolamento de hidrogênio no cátodo e nenhum descolamento no ânodo.
Observa-se, por outro lado, que o ânodo de alumínio foi coberto com uma película de alumina. O oxigênio da dissociação eletrolítica da água tem sido usado para oxidar o alumínio do ânodo; daí a expressão “oxidação anódica” anteriormente utilizada e agora substituída pelo termo “anodizado”. A natureza do eletrólito é de suma importância sobre os fenômenos que se desenvolvem na superfície anódica.
Podem ser apontados dois tipos de reações anódicas, que apresentam variantes:
A natureza do metal de base (alumínio não ligado de várias purezas e ligas) é da maior importância em termos dos resultados alcançados e dos meios a utilizar para os obter.
É necessário lembrar os seguintes dois fatores essenciais da teoria da formação de camadas de óxido poroso:
Se uma peça de alumínio for oxidada numa solução que tenha uma ação dissolvida na camada de alumina, observa-se que a intensidade da corrente, para uma dada tensão, diminui muito rapidamente, mas estabiliza imediatamente a um nível mais elevado. Após os primeiros segundos de eletrólise, forma-se uma verdadeira camada de barreira, que tende para o valor-limite de 14 A/V.
O óxido formado neste estado consiste numa alumina anidra, em estado amorfo (Al2ou3), e descobriu-se nos últimos tempos que esta camada é composta por uma pilha de células hexagonais justapostas, nas quais, para ser mais preciso, o centro será alumina amorfa que não é muito resistente aos ácidos, enquanto a periferia é formada por alumina cristalina que é muito resistente aos ácidos. Uma infinidade de pontos de ataque aparecem então na superfície da camada de barreira como resultado do efeito de dissolução do filme pelo eletrólito que ocorre no centro das células de alumina e constitui o início dos poros.
Cada ponto de ataque pode ser considerado como uma fonte de corrente a partir da qual um campo de potencial esférico deve se desenvolver; os iões que são apresentados à separação de óxidos fornecem o oxigénio nascente que transforma a porção correspondente da esfera metálica em óxido; simultaneamente, a ação de dissolução continua a manifestar-se na base do poros, tendendo a diminuir a espessura da camada de barreira em que se prolonga; Os poros se aprofundam, os íons penetram preferencialmente, produzem calor e tendem a favorecer a dissolução, produzindo assim um avanço hemisférico frontal da célula que se desenvolve, portanto, de fora para dentro do metal a partir do fundo dos poros.
Entre os diferentes sistemas de anodização que selecionamos, destacamos dois dos mais comerciais: a anodização protetora e a anodização dura.
O diagrama de um processo de anodização a partir de um perfil ou de uma folha pode ser representado seguindo os seguintes passos:
Outros resultam em uma combinação química com alumínio, como corantes à base de complexos metálicos, corantes diazo e corantes básicos. Estes últimos requerem tratamento com substâncias de colagénio e raramente são utilizados porque a sua resistência à luz é fraca.
É usado para aplicações gerais que querem ser coloridas e que não estão expostas ao tempo.
Usado em aplicações gerais que exigem cores sólidas e vão ser ao ar livre.
Para aplicações arquitetônicas, é essencial preencher água muito pura. Praticamente com água desmineralizada e até desionizada. O procedimento mais comumente usado para desmineralização é a troca aniônica e catiônica com resinas especiais que mudam íons. Trata-se de conseguir uma dupla troca de iões (instalação de dois corpos) e não de um simples amolecimento da água que, ao transformar os elementos insolúveis em sais solúveis, corre o risco de produzir corpos prejudiciais à qualidade do entupimento ou da fixação. A temperatura da água é dada pela temperatura de ebulição (na prática 97 a 100º C) de modo que a hidratação ocorre muito lentamente quando em contato com as moléculas de água a baixa temperatura. O pH do banho é aconselhável mantê-lo entre 5,5 e 6,5. O reajuste é feito por meio de soda, carbonato de sódio ou ácidos sulfúrico, acético e bórico.
A anodização pode resultar em camadas consideravelmente mais duras do que as clássicas (e, em especial, mais duras do que as obtidas em meio sulfúrico-oxálico) num meio sulfúrico puro, desde que as percentagens de dissolução sejam reduzidas a um valor extremamente pequeno, suficiente para permitir a passagem de iões para os poros, que se tornam canais muito finos. Estes resultados são obtidos por anodização a uma temperatura muito baixa (0º C) em meio eletrolítico de 10 a 15% de ácido sulfúrico, com forte densidade de corrente (3 A/dm2). A tensão, que inicialmente será de 10 V, pode chegar a 80 a 100 V, dependendo da natureza da liga. É necessária agitação energética com arrefecimento eficaz. Camadas muito espessas podem assim ser obtidas a uma taxa de 50 mícrons/hora. As camadas que são alcançadas atualmente são de cerca de 150 mícrons, dependendo do processo e da liga. A dureza destas camadas é comparável à do cromo duro, a sua resistência à abrasão e fricção é considerável. A sua utilização para peças mecânicas está a tornar-se cada vez mais difundida devido ao maior conhecimento do alumínio, das suas características mecânicas e das suas novas aplicações. Como geralmente são peças com tolerâncias dimensionais apertadas, é necessário levar em conta, na usinagem, o crescimento das dimensões, que podem chegar a 50% da espessura efetiva da camada.
Todas as ligas são suscetíveis à anodização dura, exceto as que contêm cobre, porque o cobre tende a dissolver-se apesar da baixa temperatura e perturba o tratamento.
As camadas duras são obtidas à custa de uma diminuição da flexibilidade, o que limita o seu uso às aplicações em que não sofrerão choques térmicos significativos, porque a película se partiria sob o efeito de fortes expansões.
Estas camadas não são suscetíveis de serem obstruídas (fixas) com água fervente pelos mesmos motivos. Podem, pelo contrário, estar impregnados de corpos gordos e lubrificantes.
_Propiedades de anodização dura | Entre outros, podemos destacar os seguintes:
Para preservar toda a capacidade da alumina, é necessário usar um eletrólito com fraca atividade química a baixas temperaturas, o que limita a redissolução do filme formado. A anodização dura é normalmente aplicada em ligas com teores limitados de ligas. O sistema Anesdur permite obter camadas superiores a 150 mícrons com ligas de alumínio contendo:
_Hasta 6% mg (magnésio)
_Hasta 5% (Cobre)
_Hasta 8% Zn (Cinc)
_Hasta 13% Si (silício)
Devido à camada espessa que pode ser alcançada com este procedimento, bem como às características mecânicas da camada, as peças que se desgastaram devido a algum defeito podem ser recuperadas.
As ligas que têm uma boa adequação para anodização são perfeitamente definidas nas páginas correspondentes. É muito importante ao selecionar o material para anodização dura, verificar a peça a ser usinada e selecionar a liga também com base em suas características e resistência mecânica.
