A mediados del siglo XIX, debido a lo atrasado de la tecnología de fundición de aluminio en Francia, los ministros de los príncipes sólo podían utilizar vajilla de plata en los banquetes, y sólo Napoleón II utilizaba un cuenco de aluminio.
Con la aplicación de la tecnología del aluminio electrolítico, el aluminio se ha integrado cada vez más en la vida pública. El desarrollo de la tecnología de tratamiento de superficies de aleaciones de aluminio ha hecho que el aluminio no sólo tenga un alto valor práctico, sino también estético.
Los materiales metálicos se utilizan cada vez más en los productos existentes porque pueden reflejar mejor la calidad del producto y resaltar el valor de la marca. Entre muchos materiales metálicos, el aluminio es la primera opción de varios fabricantes por su fácil procesamiento, su buen efecto visual y sus ricos métodos de tratamiento de superficies.
I. ¿Qué es el tratamiento de superficies?
Tratamiento de superficies: Este proceso implica la aplicación de una capa protectora en la superficie de un producto, utilizando métodos mecánicos y químicos. Esta capa protectora mantiene la estabilidad en el entorno natural, mejorando la resistencia a la corrosión del producto, su estética y, por tanto, su valor.
La elección del tipo de tratamiento superficial debe tener en cuenta principalmente factores como las condiciones de funcionamiento, la vida útil, la apreciación estética y, por supuesto, el valor económico.
El proceso de tratamiento de superficies consta de pretratamiento, formación de película, tratamiento posterior a la película, envasado, almacenamiento y envío. El pretratamiento incluye procesos mecánicos y químicos.
Los procesos mecánicos incluyen el chorro de arena, el granallado, el esmerilado, el pulido y el encerado. Con ellos se pretende eliminar las superficies irregulares y rectificar cualquier aspecto adverso.
El tratamiento químico ayuda a eliminar el aceite y el óxido de la superficie del producto al tiempo que forma una capa que permite una mejor unión con las sustancias formadoras de la película, transformándola en un cuerpo metálico reactivo. Esto garantiza que el revestimiento tenga un estado estable, mejorando la fuerza de adherencia de la capa protectora y, en consecuencia, protegiendo el producto.
Métodos habituales de tratamiento de superficies para materiales de aluminio incluyen el tratamiento con cromo (Ge), la pintura, la galvanoplastia, el anodizado, la electroforesis y otros procesos de tratamiento químico. Los tratamientos mecánicos consisten en trefilado, pulido, chorro de arena, esmerilado, etc.
Las chapas de aleación de aluminio pueden clasificarse en productos sin pintar y pintados, según sus métodos de tratamiento superficial.
1. Productos no pintados:
(1) Pueden subdividirse en láminas de aluminio estampadas a martillo (con patrones irregulares), láminas estampadas en relieve (con patrones regulares) y láminas de tratamiento de superficie de aluminio predeslustrado y anodizado.
(2) Estos productos no se someten a un tratamiento de pintura en su superficie, por lo que sus requisitos de aspecto no son elevados, y son comparativamente menos caros.
2. Productos pintados:
(1) Clasificación:
En función del proceso de pintado, pueden clasificarse en planchas pintadas con spray y planchas pintadas previamente enrolladas;
Según el tipo de pintura utilizada, pueden clasificarse en poliéster, poliuretano, poliamida, silicona modificada, resina epoxi, fluorocarbono y otros.
(2) Entre los distintos revestimientos, la principal diferencia de rendimiento radica en su resistencia a los rayos UV del sol. El revestimiento más utilizado en el anverso es la pintura de fluorocarbono (PVDF), que tiene una gran resistencia a los rayos UV; en el reverso, puede elegirse como pintura protectora el revestimiento de poliéster o de resina epoxi.
II. Métodos de tratamiento superficial de la aleación de aluminio
Echemos un vistazo al proceso de acabado de superficies de aluminio y aleaciones de aluminio en nuestros productos cotidianos.
1. Dibujo
El trefilado de alambre metálico es un proceso de fabricación en el que se utiliza papel de lija para raspar repetidamente la superficie del material y producir una serie de líneas finas.
El dibujo puede dividirse en dibujo rectilíneo, dibujo aleatorio, dibujo en remolino y dibujo en hilo.
El proceso de trefilado del alambre metálico puede crear finas líneas en la superficie del material, produciendo un acabado sedoso y mate. El producto resultante combina estilo y tecnología.
2. Corte de diámetros
La cuchilla de tallado de diamante se monta en el husillo de una máquina de grabado de alta velocidad (normalmente 20.000 rpm) para tallar las piezas, generando una zona resaltada en la superficie del producto.
El brillo de la zona resaltada se ve afectado por la velocidad de la fresa. Cuanto más rápida sea la velocidad, más brillante será la luz, mientras que cuanto más lenta sea la velocidad, más oscura será la luz y será más fácil producir marcas de cuchilla.
El fresado de alto brillo se utiliza especialmente en teléfonos móviles, como el iPhone 5. En los últimos años, algunos marcos metálicos de televisores de gama alta han adoptado la tecnología de fresado de alto brillo, combinada con la tecnología de anodizado y trefilado, lo que hace que el televisor parezca a la moda y tecnológicamente avanzado.
3. Anodizado bicolor
El anodizado bicolor es el proceso por el que se anodiza un producto y se le da un color diferente en una zona determinada.
El bicolor proceso de anodizado es complicado y costoso; sin embargo, el contraste entre los dos colores puede reflejar mejor el aspecto exclusivo y de gama alta del producto.
4. Anodizado
La anodización se refiere a la oxidación electroquímica de un metal o aleación. Es el proceso de formación de una película de óxido en la superficie de un artículo de aluminio (ánodo) y su aleación bajo el electrolito correspondiente y las condiciones específicas del proceso debido a la aplicación de corriente.
El anodizado no sólo puede resolver los defectos de dureza y resistencia al desgaste de la superficie de aluminio, sino también prolongar la vida útil del aluminio y mejorar su aspecto. Se ha convertido en una parte indispensable del tratamiento de superficies de aluminio y es el proceso más utilizado y de mayor éxito.
Principalmente, el anodizado se aplica al aluminio, aprovechando principios electroquímicos para crear una película de Al2O3 (óxido de aluminio) en la superficie del aluminio y sus aleaciones. Esta película de óxido posee atributos especiales como protección, decoración, aislamiento y resistencia a la abrasión.
Proceso: Color único o degradado: Pulido/ Arenado/ Trefilado → Desengrasado → Anodizado → Neutralización → Teñido → Sellado → Secado.
5. Electroforesis
Aplicable al acero inoxidable, las aleaciones de aluminio, etc., la electroforesis confiere varios colores al producto al tiempo que conserva el brillo metálico. Al mismo tiempo, mejora las propiedades de la superficie y tiene un buen rendimiento anticorrosión.
Proceso: Pretratamiento → Electroforesis → Secado
Características técnicas:
Ventajas:
- Ricas opciones de color;
- Sin tacto metálico, adecuado para chorro de arena, pulido, trefilado, etc;
- Procesamiento en medio líquido, lo que permite el tratamiento de superficies de estructuras complejas;
- Tecnología madura, apta para la producción en serie.
Desventajas:
Capacidad de cobertura de defectos moderada; las piezas de fundición a presión requieren un pretratamiento elevado para la electroforesis.
6. Oxidación por microarco (MAO)
Se trata de un proceso que forma una capa de película superficial cerámica mediante la aplicación de alta tensión en una solución electrolítica (generalmente una solución alcalina débil). Es el resultado de una descarga física y una oxidación electroquímica.
Proceso: Tratamiento previo → Lavado con agua caliente → MAO → Secado.
Características técnicas:
Ventajas:
- Textura cerámica, aspecto mate sin productos de alto brillo, tacto delicado, resistente a las huellas dactilares;
- Materiales de base amplia: Al, Ti, Zn, Zr, Mg, Nb y sus aleaciones;
- Pretratamiento sencillo, excelente resistencia a la corrosión, a la intemperie y a la disipación del calor.
Desventajas:
En la actualidad, las opciones de color son limitadas, ya que sólo maduran el negro, el gris, etc.; los colores vibrantes son difíciles de conseguir. El coste se ve afectado sobre todo por el elevado consumo eléctrico, que la convierte en una de las más caras. tratamientos superficiales.
7. Revestimiento al vacío PVD
El depósito físico en fase vapor (PVD) es un proceso de fabricación industrial, una técnica utilizada principalmente para depositar películas finas mediante procesos físicos.
Proceso: Prelimpieza para PVD → Carga en horno de vacío → Limpieza de blancos y limpieza iónica → Recubrimiento → Fin de recubrimiento, enfriamiento y descarga → Postprocesado (pulido, AFP).
Características técnicas:
PVD (Physical Vapor Deposition) puede depositar un revestimiento decorativo metalocerámico de gran dureza y resistencia al desgaste en el superficie metálica.
8. Galvanoplastia
La galvanoplastia es una técnica que utiliza la electrólisis para recubrir la superficie de un metal con una fina capa de película metálica, proporcionando así protección contra la corrosión y mejorando la resistencia al desgaste, la conductividad eléctrica, la reflectividad y la estética.
Flujo del proceso: Pretratamiento → Cobre alcalino sin cianuro → Cobre-estaño blanco sin cianuro → Cromado
Características técnicas:
Ventajas:
- Alto brillo de la capa de chapado, aspecto metálico de alta calidad.
- Los sustratos pueden ser SUS, Al, Zn, Mg, etc.; coste relativamente inferior al PVD.
Desventajas:
Escasa protección del medio ambiente, alto riesgo de contaminación ambiental.
9. Recubrimiento en polvo
El recubrimiento en polvo es un proceso en el que un dispositivo de recubrimiento en polvo (pulverizador electrostático de polvo) pulveriza el recubrimiento en polvo sobre la superficie de la pieza de trabajo. Bajo la acción electrostática, el polvo se adhiere uniformemente a la superficie de la pieza, formando un recubrimiento en polvo. Tras la nivelación a alta temperatura y la cocción, el recubrimiento en polvo se convierte en un recubrimiento final con efectos variables en función del tipo de recubrimiento en polvo utilizado.
Flujo del proceso: Montaje de piezas → Eliminación electrostática del polvo → Recubrimiento → Nivelación a baja temperatura → Horneado
Características técnicas:
- Amplia selección de colores, posibilidad de elegir entre acabado brillante o mate.
- Menor coste, adecuado para productos de mobiliario de construcción de viviendas y disipadores de calor.
- Alta tasa de utilización, 100% de utilización, respetuoso con el medio ambiente.
- Gran capacidad de blindaje contra defectos.
- Puede imitar un efecto de grano de madera.
10. Dibujo de alambre
El trefilado es un método de tratamiento de superficies que forma estrías lineales en la superficie de un producto mediante esmerilado, creando un efecto decorativo. Dependiendo del patrón de las estrías tras el trefilado, puede dividirse en: trefilado de líneas rectas, trefilado de líneas aleatorias, patrón ondulado y patrón en espiral.
Características técnicas: El tratamiento de trefilado puede dar a la superficie metálica un brillo metálico no espejado, al tiempo que elimina pequeños defectos de la superficie metálica.
11. Chorro de arena
El chorreado de arena es un proceso que utiliza aire comprimido como energía para formar una corriente de chorro de alta velocidad, que proyecta el material de chorreado a gran velocidad sobre la superficie de la pieza a procesar, provocando cambios en la superficie exterior o la forma de la pieza y consiguiendo un cierto nivel de limpieza y diferentes niveles de rugosidad.
El proceso consiste en limpiar y desbastar el superficie metálica utilizando un flujo de arena de alta velocidad.
Este método de tratamiento de la superficie del aluminio puede lograr un cierto grado de limpieza y diferentes niveles de rugosidad en la superficie de la pieza, lo que mejora las propiedades mecánicas de la superficie de la pieza.
Como resultado, se mejora la resistencia a la fatiga de la pieza, se aumenta la adherencia del revestimiento, se prolonga la durabilidad de la película de revestimiento y también se facilita la nivelación y decoración del revestimiento.
Este proceso se ve a menudo en varios productos de Apple y se utiliza cada vez más en la fabricación de televisores o marcos intermedios.
Características técnicas:
- Puede conseguir diferentes niveles de reflejo o acabado mate.
- Puede limpiar pequeñas rebabas en la superficie de la pieza de trabajo, haciendo que la superficie sea más lisa, eliminando los peligros de las rebabas y mejorando el grado de la pieza de trabajo.
- Puede eliminar la suciedad residual dejada durante el pretratamiento, mejorar la suavidad de la pieza y revelar un color metálico natural uniforme y consistente, haciendo que la pieza tenga un aspecto más estético.
12. Pulido
El pulido es un proceso de modificación realizado en la superficie de la pieza mediante una herramienta de pulido flexible y partículas abrasivas u otros medios de pulido.
Dependiendo del proceso de pulido: pulido basto (proceso de pulido básico), pulido medio (proceso de mecanizado fino) y pulido fino (proceso de abrillantado), la selección de la rueda de pulido adecuada puede conseguir el mejor efecto de pulido y aumentar la eficacia del pulido.
Mejora la exactitud dimensional o la precisión geométrica de la pieza, consigue una superficie lisa o brillante como un espejo y también puede eliminar el brillo.
Se utilizan métodos mecánicos, químicos o electroquímicos para reducir el rugosidad superficial de la pieza para obtener una superficie brillante y plana.
En proceso de pulido se divide principalmente en pulido mecánico, pulido químico y pulido electrolítico.
Las piezas de aluminio pueden pulirse mecánicamente y electrolíticamente para conseguir un efecto espejo cercano al del acero inoxidable, dando a la gente una sensación de simplicidad de alto grado y futuro a la moda. Por supuesto, este acabado superficial es propenso a las huellas dactilares y requiere más cuidado.
13. Grabado
El grabado, a menudo denominado grabado fotoquímico, consiste en retirar la película protectora de la zona que se va a grabar tras la exposición y el revelado, entrando en contacto con una solución química durante el grabado, para disolverla y corroerla, formando efectos de relieve o ahuecado.
Flujo del proceso:
Método de exposición: El ingeniero abre el tamaño del material según los gráficos - Preparación del material - Limpieza del material - Secado → Pegado o recubrimiento de la película → Secado → Exposición → Revelado → Secado - Grabado → Eliminación de la película → OK.
Método de serigrafía: Corte de material → Limpieza de la placa (acero inoxidable y otros materiales metálicos) → Serigrafía → Grabado → Eliminación de película → OK.
Características técnicas:
Ventajas:
- Puede realizar mecanizados finos en superficies metálicas.
- Confiere efectos especiales a la superficie metálica.
Desventajas:
El líquido corrosivo utilizado durante el grabado (ácido, álcali, etc.) es en la mayoría de los casos perjudicial para el medio ambiente.
