Influencia del tiempo de anodizado y del teñido químico de Al sobre el aspecto superficial (brillo y color) y su comportamiento tribológico

Abstract

El aluminio tiene innumerables usos tanto en la industria de la construcción, de electrodomésticos yautomotriz. Para mejorar su resistencia a la corrosión y su aspecto estético se le realiza un procesollamado anodizado el cual consiste en generar una película de alúmina (Al2O3) en su superficie, aplicandouna corriente anódica, que lo aísla del medio corrosivo. Además, las características de esta película(dureza y porosidad) modifican el comportamiento tribológico del aluminio [1]. Por otro lado, debido a laporosidad que presenta la película anódica se puede modificar su aspecto (color y brillo) mediante laprecipitación de pigmentos dentro de los poros [2]. En el presente trabajo se estudió el efecto del tiempode anodizado y del teñido químico sobre el aspecto superficial (brillo, color y rugosidad) y elcomportamiento tribológico de aluminio anodizado. Como sustrato se utilizó chapa de aluminio 1050 de 1mm de espesor laminada en frío. Previo al anodizado las muestras se pulieron con lija G1200. Lasuperficie se activó en NaOH 5% P/V durante 3 min a temperatura ambiente (20-25 °C) (Tamb).Posteriormente las muestras se decaparon en HNO3 10% P/V durante 5 min a Tamb. Para el anodizado seutilizó como electrolito H2SO4 120 g/L, se aplicó una densidad de corriente de 2,8 A/dm2 durante 10 a 50minutos, la temperatura se controló entre 10 y 20 ºC mediante baño termostático. Luego del anodizado seutilizaron dos procesos de teñido químico. Para lograr el color azul, las muestras fueron sumergidas enuna solución de 30 g/L de K4[Fe(CN)6] y posteriormente en 30 g/L de FeCl3. Para el amarillo, las muestrasfueron sumergidas en una solución de 40g/L Pb(CH3COO).3H2O y posteriormente en 40 g/L de KMnO4.El tiempo de inmersión de cada etapa fue de 4 min a Tamb. El sellado final se realizó sumergiendo lasmuestras en agua destilada a 100ºC durante 3 min.Las muestras se caracterizaron mediante SEM, el color y el brillo se midieron con un espectrofotómetroBYK Gardner y los ensayos tribológicos se realizaron en un tribómetro ball on disk desarrollado ennuestro laboratorio con una carga de 250 g, una bolilla de acero SAE 52100 de 6 mm de diámetro y unavelocidad de rotación de 120 rpm.Los resultados obtenidos indican que el espesor de la película anódica se incrementa a medida queaumenta el tiempo de anodizado (Fig. 1) [3]. La velocidad de crecimiento de la película pasiva estálimitada por la alta resistencia eléctrica que presenta la alúmina (1x1014 Ω.cm) aislando al sustrato amedida que aumenta su espesor. Por otro lado, la intensidad del color tanto en las muestras teñidas comoen las sin teñir también aumenta conforme se incrementa el tiempo de anodizado (Fig. 2). Esto estaríarelacionado con el efecto del aumento del espesor de la película pasiva (poros de mayor longitud, diámetroy más irregulares) sobre la difracción de la luz y la cantidad de pigmento dentro de los poros. Elanodizado mejora considerablemente el comportamiento tribológico del aluminio, disminuyendo elcoeficiente de roce (CR) y aumentando la resistencia al desgaste siendo el mejor comportamiento elcorrespondiente a 20 min de anodizado. A su vez, el proceso de teñido modifica el comportamientotribológico, obteniéndose la mejor performance con el teñido de color amarillo (Fig.3) y en este caso, elCR fue muy similar para los distintos tiempos de anodizado. La rugosidad del sustrato de aluminio (Ra =0,45m) no se vio alterada por el proceso de anodizado en las condiciones realizadas en este trabajo.