Perché il trattamento superficiale è importante per le barre di alluminio
Le barre di alluminio utilizzate negli alberi delle macchine, negli elementi di fissaggio, nei componenti idraulici, nelle parti automobilistiche e negli accessori strutturali spesso necessitano di più di quanto la pellicola di ossido naturale possa fornire. Un adeguato trattamento superficiale migliora la resistenza alla corrosione, la durezza, la durata all'usura o il comportamento all'attrito senza modificare le proprietà meccaniche dello stelo stesso. La scelta del processo dipende dall'ambiente, dai carichi coinvolti e dalla durata di servizio richiesta, e ogni trattamento ha un profilo di costo e di spessore del film diverso.
Anodizzazione
L'anodizzazione fa crescere uno strato di ossido controllato sulla superficie dell'asta mediante elettrolisi, tipicamente di 10-25 micron di spessore, che aumenta la resistenza alla corrosione di diverse volte rispetto al metallo nudo. Nei test in nebbia salina secondo ASTM B117, le aste anodizzate normalmente resistono più di 1000 ore mentre le aste non trattate potrebbero guastarsi dopo poche centinaia di ore. L'anodizzazione solforica di Tipo II offre un buon equilibrio tra protezione ed aspetto, mentre l'anodizzazione dura di Tipo III produce uno strato più spesso e denso con resistenza all'usura superiore per alberi e parti scorrevoli. Gli strati anodizzati possono essere sigillati trasparenti o colorati per l'identificazione e l'aspetto.
Micro-ossidazione ad arco (MAO)
L'ossidazione con micro-arco, detta anche ossidazione elettrolitica al plasma, utilizza scariche ad alta-tensione in un elettrolita per far crescere uno strato di ossido ceramico di circa 20-100 micron. Lo strato raggiunge una durezza nell'ordine di 1500-2000 HV, ben al di sopra dell'alluminio nudo, ed è legato chimicamente al substrato, quindi non c'è rischio di delaminazione. Gli strati MAO resistono brevemente alle alte temperature e sono adatti per componenti aerospaziali e per carichi pesanti. Il compromesso è un consumo energetico più elevato rispetto all’anodizzazione standard, quindi il processo viene selezionato laddove l’estrema durezza e stabilità termica giustificano il costo.
Rivestimenti di conversione
Il rivestimento di conversione cromata forma un sottile strato autoriparante di circa 0,5-3 micron che conferisce un'eccellente resistenza alla corrosione, in particolare in ambienti marini, e fornisce una buona base per la vernice. Poiché il cromo esavalente viene gradualmente eliminato per motivi di salute e ambientali, i sistemi con cromo trivalente e senza cromo ora offrono la maggior parte delle prestazioni con una tossicità molto inferiore. I rivestimenti di conversione sono economici e vengono spesso applicati su aste e parti lavorate prima dell'assemblaggio o della verniciatura.
Pretrattamento: pulizia e incisione
Ogni rivestimento è buono quanto la superficie a cui aderisce. La pulizia alcalina rimuove oli e grassi, l'incisione con acido rimuove gli ossidi e micro-irruvidisce la superficie, mentre la desmuttazione elimina la fuliggine residua lasciata dall'incisione. Il test di rottura dell'acqua, in cui una superficie pulita trattiene un film continuo d'acqua, è un controllo standard che la superficie sia priva di contaminazioni prima del rivestimento. Il mancato pretrattamento è la causa più comune di cedimento precoce del rivestimento sulle barre di alluminio.
Testurizzazione superficiale al laser
La testurizzazione laser utilizza laser a-impulsi brevi per creare micro-fossette o altri motivi sulla superficie dell'asta. Micro-fossette di circa 20-50 micron di profondità possono ridurre l'attrito trattenendo il lubrificante, mentre la pallinatura laser introduce uno stress di compressione che può aumentare sostanzialmente la durata a fatica nelle parti caricate ciclicamente. Queste tecniche si adattano ad applicazioni ad alte prestazioni come componenti di sospensioni automobilistiche e cuscinetti di precisione in cui la riduzione dell'usura si traduce direttamente in una maggiore durata dei componenti.
Conformità e tendenze ambientali
Le normative chimiche più severe stanno allontanando il settore dal cromo esavalente e dai solventi ad alto-COV. I sistemi al cromo trivalente sostituiscono la chimica vietata con una tossicità inferiore, i rivestimenti-privi di solventi e polimerizzati con raggi UV-riducono drasticamente le emissioni di COV e i processi di anodizzazione con acido solforico tartarico-riducono il consumo di energia rispetto ai bagni più vecchi. La conformità RoHS e REACH è ora uno standard per i componenti rivestiti spediti a livello internazionale e gli acquirenti richiedono sempre più spesso la documentazione del trattamento chimico e dei risultati dei test.
Domande frequenti
D: Quale trattamento offre la migliore resistenza alla corrosione per l'uso marino?
L'anodizzazione dura da 25 a 50 micron o un rivestimento-in polvere o PVDF per impieghi gravosi offrono la migliore protezione. L'ossidazione tramite micro-arco è ancora più complessa e viene utilizzata per applicazioni severe legate a usura e corrosione.
D: Quanto è spesso lo strato anodizzato sull'asta di alluminio?
Il tipo II è tipicamente compreso tra 5 e 25 micron; Rivestimento duro di tipo III da 25 a 75 micron. Per le applicazioni su asta, sono comuni da 10 a 25 micron per quelle decorative e da 40 a 75 micron per quelle resistenti all'usura.
D: Qual è la differenza tra anodizzazione e ossidazione al micro-arco?
L'ossidazione al micro-arco utilizza una tensione più elevata per creare un ossido simile alla ceramica- fino a 100 micron e oltre, che è più duro e resistente all'usura rispetto all'anodizzazione. L'anodizzazione conferisce finiture più lisce e decorative; MAO è adatto a sollecitazioni gravose contro l'usura e la corrosione.
D: Perché viene sostituito il cromo esavalente?
Il cromo esavalente è cancerogeno e vietato o limitato ai sensi di REACH e RoHS. Viene sostituito da rivestimenti di conversione a base di cromo trivalente, zirconio o titanio-che soddisfano le stesse specifiche di adesione e corrosione.
D: Il trattamento superficiale può modificare le dimensioni dello stelo?
Sì: l'anodizzazione fa crescere l'ossido di circa il 50% dentro e il 50% fuori dalla superficie, aggiungendo circa la metà dello spessore della pellicola al diametro. L'ossidazione del micro-arco aggiunge altro; i rivestimenti di conversione aggiungono uno spessore trascurabile.
D: A cosa serve il rivestimento di conversione del cromato?
Il rivestimento di conversione cromatica (ora solitamente cromo trivalente) è una pellicola conduttiva molto sottile che protegge l'alluminio dalla corrosione, migliora l'adesione della vernice e mantiene la conduttività elettrica per la messa a terra. È molto più sottile e meno resistente all'usura rispetto all'anodizzazione, quindi viene utilizzato dove la conduttività conta più della resistenza all'abrasione.