Entre los materiales metálicos de uso común se incluyen el acero inoxidable, la aleación de aluminio, los perfiles de aluminio puro, la aleación de zinc, el latón, etc. Este artículo se centra principalmente en el aluminio y sus aleaciones, presentando varios procesos comunes de tratamiento superficial utilizados en ellos.
El aluminio y sus aleaciones se caracterizan por su fácil procesamiento, la gran variedad de tratamientos superficiales que ofrecen y su atractivo acabado visual, por lo que se utilizan ampliamente en numerosos productos. Recuerdo un vídeo que mostraba cómo se fabrica la carcasa de un portátil Apple a partir de una sola pieza de aleación de aluminio mediante mecanizado CNC, sometiéndola a múltiples tratamientos superficiales, entre los que se incluyen procesos principales como el fresado CNC, el pulido, el fresado de alto brillo y el trefilado.
Para el aluminio y las aleaciones de aluminio, el tratamiento superficial incluye principalmente fresado/corte de alto brillo, granallado, pulido, trefilado, anodizado, pulverización, etc.
1. Fresado de alto brillo/corte de alto brillo
Se utiliza maquinaria CNC de alta precisión para cortar detalles en piezas de aluminio o aleación de aluminio, lo que da como resultado zonas brillantes en la superficie del producto. Por ejemplo, algunas carcasas metálicas de teléfonos móviles se fresan con chaflanes circulares brillantes, mientras que algunas piezas pequeñas de metal se fresan con una o varias ranuras rectas poco profundas y brillantes para aumentar el brillo de la superficie. Algunos marcos metálicos de televisores de alta gama también se someten a este proceso de fresado de alto brillo. Durante el fresado/corte de alto brillo, la velocidad de la fresa es crucial. A mayor velocidad, mayor brillo en el corte. Por el contrario, si no se produce ningún efecto de brillo, pueden aparecer marcas de herramienta.
2. Chorro de arena
El proceso de granallado consiste en el uso de un flujo de arena a alta velocidad para tratar superficies metálicas, incluyendo la limpieza y el desbaste, con el fin de lograr un grado específico de limpieza y rugosidad en la superficie de piezas de aluminio y aleaciones de aluminio. Este proceso no solo mejora las propiedades mecánicas de la superficie y su resistencia a la fatiga, sino que también aumenta la adherencia entre la superficie original y el recubrimiento, lo cual resulta beneficioso para la durabilidad, el nivelado y la decoración de la película de recubrimiento. Se ha observado que, en algunos productos, el efecto de obtener una superficie plateada perlada mate mediante el granallado es muy atractivo, ya que este proceso confiere a la superficie del metal una textura mate más sutil.
3. Pulido
El pulido es el proceso que utiliza efectos mecánicos, químicos o electroquímicos para reducir la rugosidad superficial de una pieza y obtener una superficie brillante y plana. El pulido de la carcasa del producto no se emplea principalmente para mejorar la precisión dimensional o geométrica de la pieza (ya que no se considera el ensamblaje), sino para lograr una superficie lisa o un acabado brillante tipo espejo.
Los procesos de pulido incluyen principalmente el pulido mecánico, químico, electrolítico, ultrasónico, con fluidos y abrasivo magnético. En muchos productos de consumo, las piezas de aluminio y aleaciones de aluminio se pulen frecuentemente mediante pulido mecánico y electrolítico, o una combinación de ambos métodos. Tras el pulido mecánico y electrolítico, la superficie de estas piezas puede adquirir un aspecto similar al del acero inoxidable pulido a espejo. Los acabados metálicos pulidos suelen transmitir una sensación de sencillez, elegancia y alta gama, generando una gran satisfacción con el producto. Es necesario solucionar el problema de las huellas dactilares en los acabados metálicos pulidos.
4. Anodizado
En la mayoría de los casos, las piezas de aluminio (incluidas las de aluminio y sus aleaciones) no son aptas para el electrochapado y, por lo tanto, no se electrochapan. En su lugar, se utilizan métodos químicos como el anodizado para el tratamiento superficial. El electrochapado en piezas de aluminio es mucho más difícil y complejo que en otros metales como el acero, las aleaciones de zinc y el cobre. La razón principal es que las piezas de aluminio tienden a formar una película de óxido sobre el oxígeno, lo que afecta seriamente la adherencia del recubrimiento electrochapado. Al sumergirse en el electrolito, el potencial negativo del aluminio tiende a desplazarse con los iones metálicos de potencial relativamente positivo, lo que también afecta la adherencia de la capa electrochapada. El coeficiente de dilatación del aluminio es mayor que el de otros metales, lo que afecta la fuerza de unión entre el recubrimiento y las piezas de aluminio. El aluminio es un metal anfótero, por lo que no es muy estable en soluciones de electrochapado ácidas ni alcalinas.
La oxidación anódica se refiere a la oxidación electroquímica de metales o aleaciones. Tomando como ejemplo los productos de aluminio y sus aleaciones (en adelante, productos de aluminio), estos se colocan en el electrolito correspondiente como ánodos. Bajo condiciones específicas y una corriente externa, se forma una capa de óxido de aluminio en la superficie de los productos. Esta capa mejora la dureza superficial y la resistencia al desgaste, aumenta la resistencia a la corrosión y, gracias a la capacidad de adsorción de numerosos microporos en la fina capa de óxido, colorea la superficie de los productos de aluminio en una variedad de colores vivos y atractivos, enriqueciendo su expresión cromática y realzando su estética. El anodizado se utiliza ampliamente en las aleaciones de aluminio.
El anodizado también permite conferir distintos colores a zonas específicas de un producto, como en el caso del anodizado bicolor. De esta forma, el aspecto metálico del producto refleja la combinación de ambos colores y realza su singularidad. Sin embargo, el proceso de anodizado bicolor es complejo y costoso.
5. Dibujo de alambre
El proceso de trefilado superficial es una técnica consolidada que, mediante el pulido, crea líneas regulares en la superficie de piezas metálicas para lograr efectos decorativos. El trefilado superficial permite apreciar la textura del metal y se utiliza ampliamente en diversos productos. Es un método común de tratamiento superficial y goza de gran popularidad. Por ejemplo, se emplea con frecuencia en componentes como los extremos de los pasadores de las lámparas de escritorio, manijas de puertas, embellecedores de cerraduras, paneles de control de pequeños electrodomésticos, estufas de acero inoxidable, pantallas de portátiles, carcasas de proyectores, etc. El trefilado permite obtener un acabado satinado, además de otros efectos que se pueden lograr con esta técnica.
Según los distintos efectos superficiales, el trefilado de metales se divide en trefilado recto, trefilado desordenado, trefilado en espiral, etc. El efecto de línea del trefilado puede variar considerablemente. Mediante esta técnica, se pueden apreciar claramente las finas marcas del alambre en la superficie de las piezas metálicas. Visualmente, se asemeja a un sutil brillo capilar sobre un metal mate, lo que confiere al producto un aspecto tecnológico y moderno.
6. Pulverización
El objetivo del recubrimiento superficial de piezas de aluminio no es solo proteger la superficie, sino también mejorar su apariencia. Los tratamientos de recubrimiento incluyen principalmente el recubrimiento electroforético, la pulverización electrostática de polvo, la pulverización electrostática en fase líquida y la pulverización con fluorocarbonos.
Para la pulverización electroforética, se puede combinar con el anodizado. El objetivo del pretratamiento de anodizado es eliminar la grasa, las impurezas y la película de óxido natural de la superficie de las piezas de aluminio, y formar una película de anodizado uniforme y de alta calidad sobre una superficie limpia. Tras el anodizado y la coloración electrolítica de las piezas de aluminio, se aplica el recubrimiento electroforético. El recubrimiento resultante es uniforme y delgado, con alta transparencia, resistencia a la corrosión y a la intemperie, y se adapta a la textura del metal.
La pulverización electrostática en polvo es un proceso que consiste en aplicar un recubrimiento en polvo sobre la superficie de piezas de aluminio mediante una pistola pulverizadora, formando una capa de película de polímero orgánico que cumple principalmente una función protectora y decorativa. Su principio de funcionamiento se resume en la aplicación de un alto voltaje negativo a la pistola, conectando a tierra la pieza a recubrir y generando un campo electrostático de alto voltaje entre la pistola y la pieza, lo cual facilita la pulverización.
La pulverización electrostática en fase líquida se refiere al proceso de tratamiento superficial que consiste en aplicar recubrimientos líquidos a la superficie de perfiles de aleación de aluminio mediante una pistola de pulverización electrostática para formar una película de polímero orgánico protectora y decorativa.
La pulverización con fluorocarbono, también conocida como "aceite de curio", es un proceso de alta gama y precio elevado. Las piezas tratadas con este proceso presentan una excelente resistencia a la decoloración, las heladas, la lluvia ácida y otros tipos de corrosión, además de una alta resistencia al agrietamiento y a los rayos UV, y pueden soportar condiciones climáticas adversas. Los recubrimientos de fluorocarbono de alta calidad poseen brillo metálico, colores vivos y una clara sensación tridimensional. El proceso de pulverización con fluorocarbono es relativamente complejo y generalmente requiere varias aplicaciones. Antes de la pulverización, es necesario llevar a cabo una serie de procesos de pretratamiento, lo cual es relativamente complejo y exige altos estándares.
Fecha de publicación: 22 de mayo de 2024