Cualquier pieza que se introduzca en una cuba de anodizado se ve sometida al mismo proceso electroquímico, independientemente de su uso. El hecho de que la pieza de aluminio anodizado resulte limpia, quebradiza o apta para el secado se determina incluso antes de que dicha pieza llegue a la línea de producción. Todo esto se establece en el plano de especificación de la aleación, que indica el material o el grado de metal requerido para la pieza. Se incluye en la lista de materiales (BOM), en las notas generales o en el bloque de título. Por ejemplo, dos piezas sumergidas en un baño de anodizado, con la misma corriente y al mismo tiempo, pueden presentar recubrimientos notablemente diferentes. Por ejemplo, si una es de 7075-T6 y la otra de 6061-T6, pueden mostrar variaciones de color o una discrepancia estética.
La guía se centrará específicamente en esa variable: cómo influye la composición química de la aleación de aluminio en los resultados del anodizado. Asimismo, analizará su impacto en las piezas moldeadas a presión y mecanizadas con CNC, teniendo en cuenta propiedades como las tolerancias dimensionales, la selección de la aleación y las especificaciones de los planos.
¿Por qué un mismo proceso de anodizado produce resultados diferentes en distintas aleaciones?
En lo que respecta al anodizado de aleaciones de aluminio, la cuestión no es si el material puede someterse a este proceso, sino cómo se comportará durante y después del mismo. El anodizado genera una capa de óxido de aluminio en la superficie del aluminio mediante una reacción electroquímica, creando así una película protectora duradera que cumple con normas técnicas como la ASTM B580. [1]. Si el aluminio es puro, se oxida de forma limpia y uniforme. Sin embargo, en el caso de los elementos de aleación, el efecto es evidente, ya que se segreguen en la interfaz entre el metal y el óxido a medida que crece la película. Cada elemento presenta efectos estructurales y ópticos distintos en la capa resultante.
Sobre el material de aleación que contiene 6061 se forma una capa de óxido uniforme, con un espesor y un tono predecibles. Las aleaciones de alta resistencia con un alto contenido en cobre producen un recubrimiento más oscuro y de aspecto irregular.
Comprender este aspecto ayuda a las industrias a determinar cómo influyen los materiales en los resultados del anodizado. Esto permite determinar la finalidad del cumplimiento de las especificaciones y cómo abordar los resultados inesperados.
- Cobre: presenta un tono amarillento visible en una película transparente de tipo II, incluso con una proporción de 1% en peso.
- Zinc: Al depositarse bajo la capa de óxido, adquiere un color azul.
- Hierro y manganeso: provocan una decoloración que va del amarillo al marrón.
- Silicio: altera la uniformidad del crecimiento del óxido y produce acabados oscuros e irregulares, ya que las zonas ricas en silicio permanecen incrustadas en la superficie. Esto ocurre aproximadamente a 8-9% o más; no se transforma en óxido en absoluto.
Por lo tanto, dos aleaciones con parámetros de anodizado similares —tiempo, temperaturas y concentración del baño— darían como resultado un aspecto totalmente diferente en la pieza.
Comparativa del anodizado de aleaciones de aluminio.
La comparación entre aleaciones de aluminio suele reducirse a una cuestión de aspecto frente a resistencia.
| Aleación | Elementos de aleación clave | Comportamiento durante el anodizado | Uso habitual |
|---|---|---|---|
| 6061-T6 | Mg 0,8–1,21 TP4T Si 0,4–0,81 TP4T | Excelente absorción del colorante. Forma una película transparente y uniforme. | Carcasas y piezas estructurales fabricadas con CNC. |
| 6063-T5 | Mg 0,45–0,91 TP4T Si 0,2–0,61 TP4T | Más puro y más homogéneo que el 6061; menor resistencia. | Extrusiones, piezas arquitectónicas y cosméticas. |
| 5052-H32 | Mg 2,2–2,81 TP4T | Buena transparencia; pueden aparecer ligeras manchas superficiales en la lámina moldeada. | Recintos marinos. |
| 2024-T3 | Cu 3,8–4,91 TP4T Mg 1,2–1,81 TP4T | El cobre adopta un tono amarillo-grisáceo, de color irregular. | Estructuras aeroespaciales. |
| 7075-T6 | Zn 5,1–6,11 TP4T Cu 1,2–2,0% Mg 2,1–2,9% | Combinación de zinc y cobre. Da lugar a una película más oscura, de tono marrón y menos uniforme. | Herrajes de alta resistencia |
En el caso de los pedidos internos de CNC de nuestro taller, cuando los planos de los clientes especifican acabados anodizados de alta visibilidad (rojos, azules y tintes saturados), el diseño se centra en el 6063-T5 o el 6061-T6 en lugar del 7075. El zinc y el cobre presentes en el 7075 dispersan la luz y atenúan la saturación del color, incluso con una gran destreza en el anodizado.
¿Por qué los aleaciones 2024 y 7075 presentan un anodizado más oscuro o menos uniforme?
El óxido que se forma durante la anodización es poroso, y el colorante se absorbe en su interior, creando diferentes colores. El color se debe a elementos de aleación como el Cu, el Zn, el Mg y el Si, que influyen en la película de óxido de aluminio. En el caso de las aleaciones forjadas, su porcentaje en peso puede modificar drásticamente el tono de la capa de óxido. En el caso de las aleaciones de fundición, si el contenido de impurezas es demasiado elevado, resulta imposible obtener determinados colores.
Por ejemplo, en aleaciones como la 2024 y la 7075, las impurezas producen un color gris oscuro tras el anodizado debido al alto contenido en cobre de la 2024 y al alto contenido en zinc de la 7075. Las partículas intermetálicas de la aleación 2024, rica en cobre, son más porosas y menos uniformes. Por ello, resulta adecuada para piezas aeroespaciales en las que se especifica un anodizado con ácido crómico de tipo I en lugar del de tipo II. El tipo I suele ser el proceso más utilizado para preservar la resistencia a la fatiga original del material, debido a su menor tensión y a su mejor tolerancia en piezas de fundición.
El tipo III crea una superficie apta para los entornos más adversos. Sin embargo, el recubrimiento duro de tipo III no se aplica al cobre ni a aleaciones con un contenido de silicio superior a 5% u 8%, ni a aleaciones con una porosidad superior a 5%.
La aleación 7075 es conocida por su increíble resistencia, pero su contenido en zinc y cobre complica el proceso de anodizado, lo que da lugar a irregularidades en la capa de óxido. Destaca en aplicaciones sometidas a grandes esfuerzos que requieren resistencia, especialmente en piezas expuestas a un desgaste intenso, así como en materiales militares y estructurales.
Intentar crear colores más claros con estas aleaciones es prácticamente imposible. Para conseguir una mejor correspondencia de colores, las aleaciones 5052 y 3003 producen una capa anodizada más clara.
¿Por qué el A380 y el ADC12 son aún más difíciles de anodizar?
El A380 y el ADC12 son las aleaciones de aluminio fundido a presión más populares, con propiedades similares. El ADC12 predomina en los mercados asiáticos, mientras que el A380 es mayoritario en Norteamérica. El anodizado de estas aleaciones resulta difícil y requiere un control del proceso extremadamente riguroso. Por lo tanto, su anodizado se limita a la protección funcional contra la corrosión y a acabados negros o gris oscuro.
Este obstáculo se debe a su composición química. El material de aluminio ADC12, por ejemplo, tiene un contenido de silicio de entre 9,6% y 12%, que apenas interviene en la reacción.
El A380 presenta un menor contenido de silicio (7,51 TP4T–9,51 TP4T) y un mayor contenido de cobre, de 3,01 TP4T a 4,01 TP4T. Aunque es muy fluido, apenas alcanza la extrema capacidad de llenado de cavidades del ADC12. Por este motivo, resulta más adecuado para obtener propiedades mecánicas superiores.
Cuando el aluminio se oxida, el silicio —un elemento no conductor— permanece en forma de escamas o partículas, formando una “capa de polvo” suelta. Por lo tanto, las piezas de aluminio fundido a presión deben someterse a un proceso de anodizado para garantizar su resistencia a la corrosión, y los equipos de compras deben esperar colores oscuros o naturales (sin teñir) cuando especifiquen ADC12/A380. Para obtener un acabado teñido brillante y uniforme, el aluminio 6061 o 6063 resulta más fiable, aunque su coste unitario sea mayor.
¿Cómo influye la elección de la aleación en la selección entre el tipo II y el tipo III?
Una vez que especifiques el anodizado en un plano, es probable que tengas que elegir entre dos tipos. Una elección equivocada puede hacer que la protección sea insuficiente o que te salga más caro.
| Aleación | Tipo II (anodizado con ácido sulfúrico) | Tipo III (anodizado duro) |
|---|---|---|
| 6061-T6 | Excelente claridad en clase y absorción del colorante. | Excelente, presenta un color gris/negro uniforme |
| 6063-T5 | Excelente, la más pura de todas las aleaciones. | Bien, produce una película más suave que el 6061. |
| 5052-H32 | Buena transparencia. Ideal para aplicaciones marinas gracias a su resistencia a la corrosión. | Bien, con poco tiempo para practicar. |
| 2024-T3 | Escasa uniformidad, sobre todo en cuanto al aspecto estético. | Ten en cuenta el Tipo I; no es muy recomendable. |
| 7075-T6 | Aceptable, aunque tiene un tono marrón. | Aceptable, con un acabado más oscuro. |
| A380/ADC12 (fundido a presión) | Pobre, con carencia de silicio | Lamentablemente, no se puede fundir una aleación con alto contenido en silicio. |
¿Cómo deben los programadores CNC incluir las tolerancias dimensionales?
Dado que cada trabajo es diferente, los diseñadores siguen unas pautas generales para los márgenes de mecanizado en función del proceso de producción utilizado. Los programadores CNC establecen los márgenes dimensionales basándose en la regla empírica del 50/50 para las piezas de aluminio sometidas a anodizado. Esto significa que, durante el proceso, la capa de óxido crece 50% de su espesor hacia el interior de la base, mientras que el otro 50% crece hacia el exterior, sumándose a la superficie original.
Por lo tanto, para obtener las dimensiones correctas, el margen por superficie debe ser exactamente la mitad del espesor total de recubrimiento especificado.
De acuerdo con la norma MIL-A-8625, la orden de compra o el plano de la pieza especifican el tipo de recubrimiento, el espesor y el método de sellado.
Al especificar el anodizado en el plano, puedes elegir entre dos tipos:
El tipo II presenta un espesor de recubrimiento de entre 0,0002 y 0,001 pulgadas (5-25 µm). Permite un margen de expansión hacia el exterior para lograr el ajuste más preciso posible.
El recubrimiento duro de tipo III tiene un espesor total de entre 0,001 y 0,003 pulgadas (25-75 µm). Es necesario tener en cuenta esta tolerancia para garantizar un ajuste adecuado en los orificios, los ejes y los elementos de acoplamiento.
Elementos como los orificios roscados, los alojamientos de cojinetes y los orificios para pasadores con bandas de tolerancia más estrechas que aproximadamente ±0,001 pulgadas: cúbralos con una máscara o un tapón antes del anodizado, o mecanícelos después.
¿Cómo se indica el anodizado del aluminio en un plano?
En un plano técnico debe indicarse el anodizado del aluminio para especificar los acabados y el aspecto, así como para evitar problemas dimensionales.
- Norma, tipo y clase de anodizado: por ejemplo, Tipo III (recubrimiento duro), norma de referencia como MIL-A-8625, Clase 2 (teñido).
- Nota sobre las dimensiones: hay que confirmar si las dimensiones facilitadas se refieren a antes o después del anodizado.
- Enmascaramiento y contactos: para zonas que requieran puntos de contacto eléctrico o interfaces con tolerancias estrictas.
- Rango de espesor del recubrimiento en micras o mils.
Conclusión
El anodizado del aluminio es un proceso eficaz para el acabado de productos de aluminio y para mejorar su rendimiento y su aspecto. Conocer este proceso ayuda a tomar la mejor decisión en función de las necesidades, ya que ofrece una gran variedad de tipos y colores de anodizado. Esta guía te ayuda a tomar decisiones informadas para conseguir productos de aluminio anodizado de alta calidad.
Nuestros servicios de anodizado garantizan calidad y precisión en cada proyecto, lo que le ayuda a alcanzar sus objetivos. Por ello, nuestros equipos técnicos se comprometen a ofrecer tolerancias precisas y resultados de alto rendimiento en todo momento.
Referencia
[1] ASTM International. (2019). ASTM B580-79(2019) Especificación estándar para recubrimientos de óxido anódico sobre aluminio. Base de datos de normas ASTM. https://www.astm.org/b0580-79r19.html
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