Las aleaciones de aluminio están anodizadas para aumentar la resistencia a la corrosión y permitir el teñido (coloración), lubricación mejorada o adhesión mejorada. Sin embargo, el anodizado no aumenta la resistencia del objeto de aluminio. La capa anódica es aislante.

Cuando se expone al aire a temperatura ambiente, o cualquier otro gas que contenga oxígeno, el aluminio puro se auto pasiva formando una capa superficial de óxido de aluminio amorfo de 2 a 3 nm de espesor, que proporciona una protección muy efectiva contra la corrosión. Las aleaciones de aluminio generalmente forman una capa de óxido más gruesa, de 5–15 nm de espesor, pero tienden a ser más susceptibles a la corrosión. Las piezas de aleación de aluminio están anodizadas para aumentar considerablemente el grosor de esta capa para resistencia a la corrosión. La resistencia a la corrosión de las aleaciones de aluminio disminuye significativamente por ciertos elementos de aleación o impurezas: cobre, hierro y silicio, por lo que las aleaciones Al de las series 2000, 4000, 6000 y 7000 tienden a ser más susceptibles.

Aunque la anodización produce un recubrimiento muy regular y uniforme, las fisuras microscópicas en el recubrimiento pueden provocar corrosión. Además, el recubrimiento es susceptible a la disolución química en presencia de productos químicos de pH alto y bajo, lo que da como resultado la eliminación del recubrimiento y la corrosión del sustrato. Para combatir esto, se han desarrollado varias técnicas para reducir el número de fisuras, para insertar compuestos químicamente más estables en el óxido, o para ambos. Por ejemplo, los artículos anodizados sulfúricos normalmente se sellan, ya sea mediante sellado hidrotermal o sellado precipitado, para reducir la porosidad y las vías intersticiales que permiten el intercambio iónico corrosivo entre la superficie y el sustrato. Los sellos precipitantes mejoran la estabilidad química pero son menos efectivos para eliminar las vías de intercambio iónico. Más recientemente, se han desarrollado nuevas técnicas para convertir parcialmente el recubrimiento de óxido amorfo en compuestos microcristalinos más estables que han mostrado una mejora significativa basada en longitudes de enlace más cortas.

Algunas piezas de aluminio para aviones, materiales arquitectónicos y productos de consumo están anodizados. El aluminio anodizado se puede encontrar en reproductores de MP3, teléfonos inteligentes, herramientas múltiples, linternas, utensilios de cocina, cámaras, artículos deportivos, armas de fuego, marcos de ventanas, techos, en condensadores electrolíticos y en muchos otros productos, tanto por su resistencia a la corrosión como por la capacidad de retener el tinte. . Aunque el anodizado solo tiene una resistencia al desgaste moderada, los poros más profundos pueden retener mejor una película lubricante que una superficie lisa.

Los recubrimientos anodizados tienen una conductividad térmica y un coeficiente de expansión lineal mucho más bajos que el aluminio. Como resultado, el recubrimiento se agrietará debido al estrés térmico si se expone a temperaturas superiores a 80 ° C (353 K). El revestimiento puede agrietarse, pero no se pelará. El punto de fusión del óxido de aluminio es 2050 ° C (2323 ° K), mucho más alto que el aluminio puro de 658 ° C (931 ° K). Esto y la aislabilidad del óxido de aluminio pueden dificultar la soldadura.

En los procesos comerciales típicos de anodización de aluminio, el óxido de aluminio se cultiva hacia abajo en la superficie y fuera de la superficie en cantidades iguales. Por lo tanto, la anodización aumentará las dimensiones de las piezas en cada superficie a la mitad del espesor del óxido. Por ejemplo, un recubrimiento de 2 μm de grosor aumentará las dimensiones de la pieza en 1 μm por superficie. Si la pieza está anodizada en todos los lados, todas las dimensiones lineales aumentarán según el grosor del óxido. Las superficies de aluminio anodizado son más duras que el aluminio, pero tienen una resistencia al desgaste de baja a moderada, aunque esto se puede mejorar con espesor y sellado.

Proceso

La capa de aluminio anodizado se hace crecer pasando una corriente continua a través de una solución electrolítica, con el objeto de aluminio sirviendo como el ánodo (el electrodo positivo). La corriente libera hidrógeno en el cátodo (el electrodo negativo) y oxígeno en la superficie del ánodo de aluminio, creando una acumulación de óxido de aluminio. La corriente alterna y la corriente pulsada también es posible, pero rara vez se usa. El voltaje requerido por varias soluciones puede variar de 1 a 300 V CC, aunque la mayoría cae en el rango de 15 a 21 V. Por lo general, se requieren voltajes más altos para recubrimientos más gruesos formados en ácido sulfúrico y orgánico. La corriente de anodización varía con el área de aluminio que se anodiza y típicamente varía de 30 a 300 A / m2.

El anodizado de aluminio generalmente se realiza en una solución ácida, típicamente ácido sulfúrico o ácido crómico, que disuelve lentamente el óxido de aluminio. La acción del ácido se equilibra con la velocidad de oxidación para formar un recubrimiento con nanoporos, de 10-150 nm de diámetro. Estos poros son los que permiten que la solución electrolítica y la corriente alcancen el sustrato de aluminio y continúen haciendo crecer el recubrimiento a un grosor mayor al que se produce por auto pasivación. Estos poros permiten que el tinte sea absorbido, sin embargo, esto debe ser seguido por un sellado o el tinte no se quedará. Típicamente, el tinte es seguido por un sello limpio de acetato de níquel. Debido a que el tinte es solo superficial, el óxido subyacente puede continuar proporcionando protección contra la corrosión, incluso si el desgaste y los rasguños menores pueden romper la capa teñida.

Las condiciones como la concentración de electrolitos, la acidez, la temperatura de la solución y la corriente deben controlarse para permitir la formación de una capa de óxido consistente. Las películas más gruesas y duras tienden a ser producidas por soluciones más diluidas a temperaturas más bajas con voltajes y corrientes más altas. El espesor de la película puede variar desde menos de 0,5 micrómetros para trabajos decorativos brillantes hasta 150 micrómetros para aplicaciones arquitectónicas.