Osservazione e misurazione della lavorazione in alluminio anodizzato con microscopi digitali
Sull’alluminio si forma naturalmente un sottile film di ossido (circa 2 nm) quando viene a contatto con l’aria. Pertanto, si ritiene comunemente che l’alluminio non si arrugginisca facilmente. Tuttavia, questo film è estremamente sottile, per cui le reazioni chimiche possono far sì che l’alluminio si corroda a seconda dell’ambiente. La lavorazione in alluminio anodizzato è un tipo di elaborazione superficiale in cui viene formato artificialmente questo film di ossido sull’alluminio. Questa sezione fornisce una panoramica della lavorazione in alluminio anodizzato e presenta esempi di osservazione e misurazione con un microscopio digitale.
- Che cos’è la lavorazione in alluminio anodizzato?
- Processo di formazione e struttura dell’alluminio anodizzato
- Alluminio anodizzato colorato e alluminio anodizzato duro
- Vantaggi e svantaggi della lavorazione in alluminio anodizzato
- Esempi di osservazione e misurazione della lavorazione in alluminio anodizzato con un microscopio digitale
Che cos’è la lavorazione in alluminio anodizzato?
La lavorazione in alluminio anodizzato è un tipo di elaborazione superficiale in cui viene formato un film di ossido anodico sulla superficie dell’alluminio.
La placcatura è un altro tipo di lavorazione superficiale ma mentre la placcatura determina la formazione di un altro metallo sulla superficie dell’alluminio, la lavorazione in alluminio anodizzato provoca la formazione di un film di sviluppo sopra e un film di penetrazione sotto la superficie dell’alluminio.
- A: Strato di placcatura
- B: Film di sviluppo
- C: Film di penetrazione
- D: Materiale di alluminio
Metà del film di alluminio anodizzato si sviluppa sopra la superficie dell’alluminio. L’altra metà penetra nella superficie dell’alluminio.
Processo di formazione e struttura dell’alluminio anodizzato
Il passaggio di una corrente elettrica attraverso l’alluminio fa sì che le tacche e le sporgenze sulla superficie si dissolvano (penetrando all’interno della superficie) mentre, al contempo, determina la formazione di un film di ossido. Con il passare del tempo, si forma una struttura 3D nota come cella.
- A: Nell’aria
- B: In una soluzione elettrolitica
- C: Superficie di alluminio originale
- D: Strato barriera
- Nell’aria, si forma naturalmente un film di ossido di circa 2 nm di spessore.
- Il film barriera si sviluppa.
- Si aprono fori da 10 a 20 nm di spessore.
- L’ossidazione e la dissoluzione del film procedono contemporaneamente, allungando i fori.
- Il film si sviluppa in modo proporzionale al tempo in cui viene applicata l’elettrolisi.
Alluminio anodizzato colorato e alluminio anodizzato duro
L’alluminio anodizzato normale può essere colorato sigillando vernice organica nei fori microscopici formati sulla sua superficie. L’alluminio anodizzato colorato non è comunemente utilizzato nei materiali da costruzione dal momento che, nonostante opponga resistenza a una facile rimozione della colorazione, è vulnerabile ai raggi ultravioletti e al calore.
Con un film di ossido spesso, l’alluminio anodizzato duro è più duro rispetto all’alluminio anodizzato normale. L’alluminio anodizzato duro viene utilizzato in pezzi scorrevoli (alberi e rulli), componenti di motori automobilistici, componenti di aeromobili e applicazioni simili. Questo perché è dotato di eccellente robustezza, resistenza all’usura, resistenza alla corrosione, proprietà isolanti e resistenza al calore.
| Elemento di confronto | Alluminio anodizzato normale | Alluminio anodizzato duro |
|---|---|---|
| Colore | Bianco o colorato | Grigio (generalmente non può essere colorato) |
| Durezza | Circa 200 HV | 400 HV o più |
| Spessore del film | Da 5 a 25 μm | Da 20 a 70 μm |
| Applicazioni | Materiali da costruzione, prodotti per la casa, decorazioni | Pezzi scorrevoli (alberi e rulli), componenti di motori automobilistici, componenti di aeromobili |
Vantaggi e svantaggi della lavorazione in alluminio anodizzato
Questa sezione illustra i vantaggi e gli svantaggi della lavorazione in alluminio anodizzato.
- Vantaggi
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- Resistenza alla corrosione: la resistenza alla corrosione è migliorata.
- Proprietà isolanti: le proprietà isolanti sono eccellenti poiché il film di ossido non conduce elettricità.
- Conduttività termica: la conduttività termica è un terzo di quella dell’alluminio non sottoposto a lavorazione in alluminio anodizzato.
- Durezza: benché l’alluminio normale abbia una durezza compresa tra 20 HV e 150 HV, l’alluminio sottoposto a lavorazione in alluminio anodizzato ottiene una durezza pari o superiore a 200 HV.
- Colorazione: è possibile applicare vari colori ai fori microscopici sulla superficie.
- Svantaggi
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- Resistenza al calore: la superficie formerà crepe o distacco negli ambienti la cui temperatura supera 100°C.
- Fragilità: la superficie non è flessibile, per cui formerà crepe o distacco se piegata.
Esempi di osservazione e misurazione della lavorazione in alluminio anodizzato con un microscopio digitale
Questi sono recenti esempi di osservazione e misurazione della lavorazione in alluminio anodizzato che utilizzano il Microscopio digitale 4K della Serie VHX di KEYENCE.
La modalità Effetto ombra ottico fornisce un’immagine chiara della texture della superficie.
Per questa misurazione venivano utilizzati SEM tradizionali; tuttavia, la preparazione dei campioni richiedeva una grande quantità di tempo.
La funzione di rimozione dei bagliori consente
l’osservazione senza bagliore.
La funzione 3D consente l’identificazione delle cause dei difetti, mostrando come vengono formati i graffi.
