Las carcasas mecanizadas por CNC combinadas con oxidación anódica generalmente producen acabados de alta calidad y texturas estéticas superiores, aunque sufren altos costos de producción y plazos de entrega prolongados.
Tomemos como ejemplo la carcasa de un smartphone: con el fresado CNC, el corte inicial requiere más de 30 minutos; si se incluyen las operaciones de acabado, el tiempo total del ciclo se acerca a una hora. En cambio, el proceso de fundición a presión requiere solo de 20 a 30 segundos para el moldeo, y con el acabado incluido, toda la tarea se puede completar en 10 a 20 minutos. El servicio de fundición a presión utiliza moldes para el conformado a alta velocidad, lo que reduce significativamente tanto el tiempo de procesamiento como los costos. Sin embargo, el aluminio fundido a presión es notoriamente difícil de anodizar.
¿Por qué es difícil anodizar el aluminio fundido a presión?
La oxidación anódica es un proceso electroquímico. La pieza de aleación actúa como ánodo, mientras que el acero inoxidable, el cromo o un electrolito conductor actúa como cátodo. Bajo condiciones específicas de voltaje y corriente dentro de un electrolito, el ánodo se oxida para formar una película de óxido anódico sobre la superficie de la pieza. Para la anodización de color, generalmente se requiere anodización con ácido sulfúrico.
Restricciones de material en el anodizado con ácido sulfúrico
La presencia de elementos de aleación puede degradar la calidad de la película de óxido. En condiciones idénticas, el aluminio puro produce la película de óxido más gruesa, dura, resistente a la corrosión y uniforme. Para obtener resultados óptimos, el contenido de aluminio del material debe mantenerse generalmente por encima del 95 %.
- Cobre: Provoca que la película de óxido adquiera un tono rojizo, degrada la calidad del electrolito y aumenta los defectos de oxidación.
- Silicio: Vuelve gris la película de óxido, especialmente cuando el contenido supera el 4.5%.
- Hierro: Debido a sus características inherentes, el hierro aparece como manchas negras en la superficie después del proceso de anodizado.
Aleaciones de aluminio fundido a presión
Las aleaciones de aluminio fundido y las piezas fundidas a presión suelen contener altos niveles de silicio, lo que da lugar a películas de óxido de color oscuro. Obtener una película incolora y transparente es prácticamente imposible; a medida que aumenta el contenido de silicio, el color de la película pasa de gris claro a gris oscuro y, finalmente, a gris negruzco. Por consiguiente, las aleaciones de aluminio fundido estándar no son aptas para la anodización decorativa.
Las aleaciones de aluminio fundido a presión de uso común se pueden clasificar en tres grupos principales:
- Aleaciones de Al-Si: Incluye principalmente YL102 (ADC1), YL104 (ADC3, A360).
- Aleaciones Al-Si-Cu: Incluye principalmente YL112 (A380, ADC10), YL113 (A383, ADC12), YL117 (B390, ADC14).
- Aleaciones de Al-Mg: Incluye principalmente 302 (5180, ADC5, ADC6).
Aleaciones de aluminio Al-Si y Al-Si-Cu
Como su nombre indica, el silicio y el cobre son los componentes principales, además del aluminio. El contenido de silicio suele oscilar entre el 6 % y el 12 %, y su función principal es mejorar la fluidez de la aleación fundida. El cobre es el segundo elemento más frecuente, utilizado para mejorar la resistencia y las propiedades de tracción. El contenido de hierro suele mantenerse entre el 0.7 % y el 1.2 % para optimizar el proceso de desmoldeo.
Dada esta composición, estas aleaciones no pueden anodizarse eficazmente por color. Incluso con tratamientos de desiliconización, los resultados rara vez son óptimos. Además, las aleaciones de Al-Si o con alto contenido de cobre tienen dificultades para formar una película de óxido estable; la capa resultante suele ser opaca, gris y sin brillo.
Aleaciones de aluminio Al-Mg
Las aleaciones de Al-Mg se distinguen por su capacidad para formar películas de óxido de alta calidad que pueden anodizarse por color. Esto las diferencia de otras aleaciones de fundición a presión. Sin embargo, presentan varias desventajas:
- La película anódica presenta falta de uniformidad y alta porosidad, lo que dificulta lograr una resistencia óptima a la corrosión.
- El magnesio tiende a causar endurecimiento por acritud y fragilidad, lo que reduce el alargamiento y aumenta la propensión al agrietamiento en caliente. Aleaciones como ADC5 y ADC6 presentan un amplio rango de solidificación y una alta contracción, lo que a menudo provoca porosidad por contracción y grietas. Su baja colabilidad limita su uso en piezas con geometrías complejas.
- Las aleaciones comerciales de Al-Mg suelen presentar composiciones complejas de trazas y baja pureza de aluminio. Durante el anodizado con ácido sulfúrico, tienden a producir una película protectora opaca de color blanco lechoso en lugar de transparente, lo que resulta en un rendimiento deficiente de teñido.
Conclusión
En resumen, las aleaciones de aluminio de fundición a presión de uso común generalmente no son aptas para la anodización con ácido sulfúrico. Sin embargo, esto no es una regla universal para todos los materiales de fundición a presión. Las aleaciones especiales, como Al-Mn-Co (p. ej., DM32) y Al-Mn-Mg (p. ej., DM6), ofrecen un excelente equilibrio entre rendimiento de fundición a presión y capacidad de anodizado.
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