¿Cómo se tiñen y se sellan las láminas de aluminio anodizado?

Coloración de películas de óxido anódico

Una película recién anodizada puede teñirse rápidamente para mejorar su aspecto y su resistencia a la corrosión. El teñido, seguido del sellado, permite obtener una amplia gama de colores y mejora la resistencia a la corrosión y al desgaste.

La coloración química del aluminio anodizado se basa en la adsorción por parte de la película porosa. Los poros suelen tener un diámetro de entre 0,01 y 0,03 μm, mientras que las moléculas de colorante separadas en agua miden entre 0,0015 y 0,0030 μm. El colorante se adsorbe en las superficies de los poros, se difunde y se acumula en su interior, y se une a la alúmina mediante enlaces iónicos y de hidrógeno. El sellado fija el colorante en los poros.

Coloración con pigmentos inorgánicos

La coloración con pigmentos inorgánicos se basa principalmente en la adsorción física: las moléculas de pigmento se adhieren y se adsorben en las superficies de los microporos. Los colores no son vivos y la adherencia al sustrato es escasa, pero la resistencia a la luz es buena. Se utilizan dos soluciones. Tras un enjuague a fondo, el metal anodizado se sumerge en la solución 1 durante 10 a 15 minutos, se enjuaga y, a continuación, se sumerge en la solución 2 durante 10 a 15 minutos hasta que las sales hayan reaccionado dentro de la película para producir el pigmento suficiente para obtener el tono deseado.

Tintura con colorantes orgánicos

El teñido con colorantes orgánicos implica adsorción física y reacciones químicas. La alúmina puede formar enlaces covalentes con grupos sulfónicos, enlaces de hidrógeno con grupos fenólicos o complejos con moléculas de colorante. Los colorantes orgánicos proporcionan colores vivos y una amplia gama cromática, pero presentan una escasa resistencia a la luz. Es preferible utilizar agua destilada o desionizada, ya que los iones de calcio y magnesio del agua del grifo forman complejos con las moléculas de colorante y pueden estropear el baño. El colorante se disuelve en agua tibia, se calienta hasta casi el punto de ebullición y se filtra si quedan partículas en suspensión o sedimentos. Es necesario controlar y ajustar el pH del baño. Entre los materiales adecuados para los depósitos se encuentran la cerámica, el acero inoxidable y el polipropileno.

Coloración electrolítica

El aluminio anodizado se somete a un proceso de electrólisis en una solución de sales metálicas. Las reacciones electroquímicas reducen los iones de metales pesados que penetran en los microporos a átomos metálicos, los cuales se depositan en la capa porosa, en el fondo de los poros. Las diferencias en el tipo de iones, el metal depositado, el tamaño de las partículas y su distribución dan lugar a una absorción y reflexión selectivas en diferentes longitudes de onda y, por lo tanto, a diferentes colores.

Coloreado integral

El aluminio y las aleaciones de aluminio pueden anodizarse en un electrolito que contenga compuestos orgánicos, de modo que la coloración se produzca simultáneamente. Las partículas finas dispersas a lo largo de las paredes de los poros difuminan la luz incidente y crean diferentes colores. Las partículas proceden del sustrato o de los productos de descomposición de los compuestos orgánicos del electrolito. La intensidad del color está directamente relacionada con el espesor de la película. La elevada densidad de corriente anódica y la alta tensión hacen que el proceso requiera un gran consumo energético.

Sellado de películas de óxido anódico

Las películas anódicas tienen una superficie porosa y muy activa. Los contaminantes y las sustancias corrosivas pueden penetrar en los poros, mientras que los pigmentos pueden escaparse, lo que reduce el rendimiento de la superficie. Por ello, tanto si está coloreado como si no, el aluminio anodizado debe sellarse sin demora. El sellado fija el colorante en los microporos, evita el sangrado y mejora la resistencia al desgaste, la resistencia a la luz, la resistencia a la corrosión y el aislamiento eléctrico.

Sellado con agua caliente

El sellado con agua caliente se basa en la hidratación del Al amorfo₂O₃:

[A VERIFICAR: falta la ecuación de hidratación en la fuente]

En la fuente, n es 1 o 3. Cuando Al₂O₃ se hidrata formando monohidrato de óxido de aluminio, Al₂O₃·H₂Oh, su volumen aumenta en aproximadamente 33%. Formación de trihidrato de óxido de aluminio, Al₂O₃·3H₂Oh, casi duplica el volumen. Hidratación del Al₂O₃ en la superficie de la película y en las paredes de los poros, lo que hace que el material se expanda y se cierren los poros.

El sellado con agua caliente utiliza agua a una temperatura de entre 90 y 100 °C, con un pH de entre 6 y 7,5, durante un tiempo de entre 15 y 30 minutos. Es necesario utilizar agua destilada o desionizada, ya que los residuos calcáreos del agua del grifo pueden adsorberse en los poros y reducir la transparencia y la calidad del color. El agua destilada neutra puede producir un aspecto turbio y reducir el brillo; el agua destilada ligeramente ácida proporciona un sellado mejor. El sellado al vapor funciona según el mismo principio y es más eficaz, aunque también más caro.

Sellado con dicromato

Los productos de aluminio se sumergen en una solución de dicromato de potasio fuertemente oxidante a temperatura elevada, de modo que la película de óxido reaccione con el dicromato. Cuando una pieza anodizada se introduce en la solución, la alúmina presente en la película y en las paredes de los poros reacciona con el dicromato de potasio acuoso. [A VERIFICAR: falta la ecuación de la reacción en la fuente.]

Los precipitados resultantes de cromato de aluminio básico y dicromato de aluminio básico, junto con el óxido de aluminio monohidratado y trihidratado producidos por la hidratación con agua caliente, cierran los microporos. El baño contiene entre 50 y 70 g/L de dicromato de potasio y funciona a una temperatura de entre 90 y 95 °C durante 15 a 25 minutos, con un pH de entre 6 y 7. La película tratada es de color amarillo y presenta una buena resistencia a la corrosión. El método es adecuado para la anodización protectora, pero no para películas decorativas de color.

Sellado por hidrólisis

Cuando la película adsorbe soluciones muy diluidas de sales de níquel o cobalto, se produce una hidrólisis. [A VERIFICAR: faltan las ecuaciones de hidrólisis en la fuente.] El hidróxido de níquel o de cobalto resultante se precipita y sella los microporos. En pequeñas cantidades es prácticamente incoloro y transparente, lo que hace que este método sea especialmente adecuado para películas protectoras y decorativas de color. Los hidróxidos también forman complejos con los colorantes orgánicos y mejoran la resistencia a la luz.

Sellado por impregnación

Las películas de óxido anódico también pueden sellarse con materiales orgánicos, como barniz transparente, cera de parafina fundida, diversas resinas y aceites secantes.