miércoles, 4 de marzo de 2015

QUÍMICA - PROCESOS QUÍMICOS

ELECTROQUÍMICA :
 anodizado al proceso electrolítico de pasivación utilizado para incrementar el espesor de la capa natural de óxido en la superficie de piezas metálicas. Esta técnica suele emplearse sobre el aluminio para generar una capa de protección artificial mediante el óxido protector delaluminio, conocido como alúmina. La capa se consigue por medio de procedimientos electroquímicos, y proporciona una mayor resistencia y durabilidad del aluminio. La protección dependerá en gran medida del espesor de esta capa (en micras µm) que van desde las 5µm hasta las 20µm dependiendo del ambiente en que se vayan a utilizar.Las técnicas de anodizado han evolucionado mucho con el paso del tiempo y la competencia en los mercados, por lo cual actualmente encontramos desde una capa de óxido de aluminio con el color gris propio de este óxido hasta coloraciones posteriores a la formación de la capa con colores tales como oro, bronce, negro y rojo. Las últimas técnicas basadas en procesos de interferencia óptica pueden proporcionar acabados tales como azul, gris perla y verde.
Hay distintos métodos de coloración de las capas de óxido formadas: coloración por sales y coloración por tintes, siendo la primera opción la más habitual y la que más calidad en acabado y durabilidad garantiza.
Como técnica reciente se está desarrollando los acabados por interferencia (azul, gris y verde) basados en modificaciones posteriores del poro delóxido de aluminio formado en la etapa propia de anodizado. Esta modificación microscópica del poro se consigue mediante la reproducción de condiciones de temperatura, concentraciones del electrólito, voltajes, superficie de carga afectada y características de la aleación. El control de estas variables y la reproducibilidad de las condiciones del proceso son las que determinan el acabado azul, gris o verde.
¿Cuál es la anodización?anodizado es el proceso por el cual la película natural de aluminio se aumenta en gran medida de espesor.
De metal de aluminio está en el lado anódico de la serie galvánica. Su posición es similar a la de zinc y el magnesio, es decir, se oxida fácilmente. El óxido de aluminio es naturalmente resistente a la corrosión, muy duro, resistente a la abrasión, un aislante y muy tenaz. En su forma natural la película de óxido sobre aluminio es inferior a 0,50 micras de espesor.
Debido a que la película de origen natural es muy delgada y unido a un metal dúctil suave, que se daña fácilmente. La construcción de este recubrimiento ofrece propiedades muy útiles para la superficie de aluminio.
PreparaciónLa base de todo buen recubrimiento es la preparación. En el anodizado, una buena preparación es esencial. Aceites y grasas se eliminan en soluciones alcalinas débiles y la superficie está grabado para eliminar los óxidos pesados. Después de enjuagar, el aluminio se sumerge en una solución desmut para eliminar los componentes insolubles de aluminio que permanecen en la superficie después del grabado, se aclararon y presentado para el anodizado.
¿Cómo se hace?
El anodizado es la galvanoplastia a la inversa.Durante anodización de la parte se hace el ánodo (electrodo positivo) en una celda electrolítica.
El aluminio se sumerge en un electrolito que consiste en una solución de ácido / agua. Una gama de ácidos se puede utilizar, por ejemplo ácido sulfúrico para revestimientos relativamente blandos, fácilmente teñidos y ácidos orgánicos para revestimientos integrales duros. La temperatura de la solución se controla para dar las propiedades deseadas, por ejemplo, a 20 ° C una solución de anodizado ácido sulfúrico dará una capa suave, clara y transparente, fácilmente teñido mientras que a 5 ° C una densa capa dura,, gris opaco se produce (anodizado duro).
A DC (corriente continua) corriente eléctrica pasa entre el aluminio que se hace el ánodo (polo positivo), el electrolito y un cátodo (a menudo plomo).
Cuando se aplica la corriente, el agua en el electrolito se descompone y el oxígeno se deposita en el ánodo.Este oxígeno se combina con el aluminio para formar óxido y por lo tanto se basa en la película de óxido siempre presente en la superficie.
El ácido en el electrolito intenta disolver este óxido y produce una película de óxido porosa sobre la superficie de aluminio. Se recomienda espesor de revestimiento de hasta 25 micras para uso externo.Los granos de óxido son de forma hexagonal y cada grano contiene un orificio hexagonal dentro de ella.
Una vez que se obtiene el espesor requerido de la película anódica, el aluminio se elimina de la electrolito y se enjuaga a fondo para eliminar los ácidos de los poros en la película. La película anódica producida a partir de electrolitos basados ​​en ácido sulfúrico está ahora listo para la coloración, si es necesario.
La película anódica así producida es bastante porosa y aceptará o atrapar cualquier material en sus poros, ya sea ventajoso o desventajoso para sus propiedades. Para evitar que esto ocurra estos poros se cierran o el revestimiento se "sellan". Esto se hace mediante la adición de agua al óxido de (hidrólisis). El oleaje de óxido y, al hacerlo, los poros de cerca. La película resultante es ahora lisa y dura, homogénea y transparente. El proceso de sellado puede llevarse a cabo en agua hirviendo, o en agua enriquecida químicamente a temperatura ambiente.

¿Cómo se introduce el color?Hay tres métodos básicos para la introducción del color en películas anodizado.
1 colorantes o pigmentos superficialesEl aluminio anodizado claro con su película porosa no sellado se sumerge en un baño que contiene tintes orgánicos o pigmentos inorgánicos. El colorante se absorbe en los poros de la película y posteriormente sellada en.
Casi todos los colores orgánicos se ven afectados por factores ambientales tales como la radiación UV. El cambio de color es inevitable con el uso exterior.
Unos pigmentos inorgánicos son resistentes a los cambios de color inducidos por UV.Desafortunadamente, muchos de estos ya no son aceptables para el medio ambiente y no se utilizan.
Este método de películas colorantes se presta a patrones de serigrafía en la superficie.
2 color integralEn este proceso los colores se deriva por medio electro-químicos. Los resultados de color directo de los elementos de aleación en el metal, la composición del electrolito, temperatura y densidad de corriente (la cantidad de corriente aplicada por unidad de área).
El aluminio se sumerge en un electrolito especial en condiciones cuidadosamente controladas eléctricas y de temperatura para diferentes períodos de tiempo para producir una variedad de colores. En algunos casos se requieren aleaciones especiales de aluminio.Los colores son debido a la coloración de las partículas intermetálicas que se extienden en toda la profundidad de la película anódica.
3 de deposición electrolítica de
metales Naturalmente estables y partículas de óxido metálico son depositadas electrolíticamente en la base de la película anódica porosa. La película se "sella". El color se genera a través de la película y se bloquea dentro de la película anódica clara.
¿Por qué Anodizado?anodizado produce una alta especificación metalúrgicamente unido acabado resistente a la corrosión, la abrasión y la exposición a otros ambientes severos industriales, marinas y.Algunos flexión es posible de aluminio anodizado, pero esto no es recomendable, ya que la película tiende a agrietarse.
La elección de acabado incluye tanto películas transparentes o de color anódicos. Espesor puede ser controlado y el rango de espesor de película de 10 a 25 micras. Para aplicaciones estructurales y arquitectónicos exteriores se recomiendan de 20 a 25 micras de películas.Revestimientos de menos de 20 micras de espesor no se recomiendan para entornos marinos. El anodizado se puede utilizar en una amplia gama de aplicaciones. El fabricante de aluminio, constructor o arquitecto pueden utilizar el acabado anodizado claro lustroso natural o incorporar cualquiera de la amplia gama de acabados de color.
La aparición permanente y atractivo de aluminio anodizado hace que sea un material ideal para uso en el hogar o en la industria.
¿Cuál es la armonía del color?Al igual que con la madera, ladrillo y otros materiales de construcción tradicionales, no hay dos piezas de metal anodizado se ven exactamente igual. Ligeras variaciones de color se deben a diferencias en la composición de la aleación; el tamaño de grano y el grano orientación desarrollado durante el tratamiento térmico o procesos de trabajo en frío; y las variaciones en los parámetros de los procesos de anodizado color.
El diseñador puede reducir el efecto aparente de variación de color mediante la ruptura de extensiones de color con otros colores, cambios de plano u otros tratamientos arquitectónicos.
Instalaciones y mantenimientodurante las instalaciones del recubrimiento anodizado deben ser protegidos de daños debidos a la abrasión y materiales de construcción tales como productos químicos de mortero y de limpieza de ladrillo.
Una vez instalado, el mantenimiento de la aparición inicial de aluminio anodizado es un asunto sencillo. El hollín y la suciedad que se acumula en las superficies de vez en cuando contiene humedad y las sales que afecten negativamente el recubrimiento anodizado y debe ser eliminado. Revestimientos anodizado deben lavarse regularmente (por lo menos una vez cada 6 meses en aplicaciones menos severas y más a menudo en ambientes marinos e industriales). El aluminio se debe lavar con agua y jabón - utilizar un detergente neutro - y se enjuaga con agua limpia. Estándar Australiano AS 1231: revestimientos de oxidación-2000 Aluminio y aleaciones de aluminio-anódicos.
Cuando el aluminio anodizado se instala sin daños a la película anodizado y se mantiene regularmente, debe ser relativamente permanente. La película, que está unido metalúrgicamente al aluminio, no se agrieta ni como con las películas de pintura convencionales.

Anodizado

¿Que es el anodizado?


Cuando escuchamos este termino, lo primero que se nos cruza por la cabeza es el coloreado del aluminio, pues algo de eso tiene, pero en si el proceso de anodizado es una forma de proteger el aluminio contra de los agentes atmosféricos. Luego del extruído o decapado, este material entra en contacto con el aire y forma por si solo una delgada película de oxido con un espesor mas o menos regular de 0,01 micrones denominada oxido de aluminio, esta tiene algunas mínimas propiedades protectoras.
Bien, el proceso de anodizado consiste en obtener de manera artificial películas de oxido de mucho mas espesor y con mejores características de protección que las capas  naturales, estas se obtienen mediante procesos químicos y electrolíticos. Artificialmente se pueden obtener películas en las que el espesor es de 25/30 micrones en el tratamiento de protección o decoración y de casi 100 micrones con el procedimiento de endurecimiento superficial (Anodizado Duro).
Luego de esta pequeña introducción técnica podemos decir que el proceso de anodizado consiste en formar artificialmente una capa de oxido de aluminio en la superficie del metal, este procedimiento llevado a cabo en un medio sulfúrico produce la oxidación del material desde la superficie hacia el interior, como dijimos anteriormente el material que produce la oxidación, es oxido de aluminio, muy característico por su excelente resistencia a los agentes químicos, dureza, baja conductividad eléctrica y estructura molecular porosa, esta ultima junto con las anteriores, es la que nos permite darle una excelente terminación, características que la hacen adecuada y valiosa a la hora de elegir un medio de protección para este elemento

Elementos

Como pueden ver la planta de oxidación esta construida con un alto grado de tecnología, paso a detallar como lo construí siguiendo los mas altos estándares de calidad.Elementos:
Debemos contar con un recipiente de plástico, en mi caso un "Taperware" donde quepan las piezas a tratar, estas deben quedar totalmente sumergidas en la solución y sin tocarse entre si. También tendremos que colocar dentro del mismo un termómetro que nos permita controlar la temperatura del electrolito.
El baño debe mantenerse a unos 20º C. de temperatura, como el mismo proceso genera calor es que necesitamos una bandeja con agua donde poder refrigerar el recipiente de anodizado. En algunos casos necesitaremos colocar algo de hielo en el agua para mantener la temperatura.
Para sostener las piezas dentro del electrolítico utilizaremos un listón de madera en el que hemos colocado algunos clavos en sus laterales, unimos estos mediante un cable de cobre para que estén conectados eléctricamente entre si. Las piezas, denominadas ÁNODO, y que conectaremos al (+ positivo) , estarán sostenidas de los mismos mediante unos cocodrilos "ver foto".
Ahora necesitamos construir un CÁTODO, el cual conectaremos al polo (- negativo), este ira sumergido en el fondo electrolito y estará formado por un aro de plomo con un diámetro un poco menor al del recipiente, clavamos en el una barra de aluminio que salga fuera del liquido para que podamos enviarle corriente a través de ella.
Solo falta una fuente de corriente que puede ser un cargador de baterías de 12 volts., algunos cables, cocodrilos y tester si tienen.
El proceso de anodizado es muy simple, cuando tenemos todos los elementos lo primero que debemos hacer es  preparar el electrolito, el mas común consiste de una solución de Ácido Sulfúrico al 20 % en agua a una temperatura de 20º, "sean muy cuidadosos en la preparación de este, siempre debe agregarse el ácido en el agua lentamente, notaran que el mismo se ira calentando lo cual es normal. Nunca, pero nunca al revés, (agua al ácido) ya que esto produciría una explosión que los podría lastimar muy seriamente", Es muy aconsejable trabajar durante todo el proceso con anteojos y guantes protectores .
Luego de un tiempo la solución se enfría y esta listo para su utilización, lo vertimos dentro del  recipiente de anodizado "taperware",  a  continuación sumergimos el CÁTODO, colocamos el termómetro de manera que podamos controlarlo sin tener que moverlo, apoyamos el listón de madera con los clavos sobre este y listo el pollo.
Si contamos con tester los conectamos de manera que podamos medir el voltaje y amperaje que circula por todo el circuito (esto nos ayudara mucho a la hora de calcular el tiempo que necesita cada una de las piezas para su anodizado).

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