Curso Online de Introdução à Anodização

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Introdução à Anodização

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O curso de Introdução à anodização tem o intuito de compilar informações para que os interessados sobre a temática possam aprimorar seu conhecimento sobre as principais características da área, tais como: histórico da anodização, processos de limpeza do alumínio, processo de anodização, controle de qualidade.

UMA BREVE HISTÓRIA DA ANODIZAÇÃO DO ALUMÍNIO. Há mais de 100 anos que o processo de anodização do Al tem sido estudado. Em 1855, o cientista britânico Sir Charles Wheatstone iniciou uma pesquisa para caracterizar o Al de forma que pudesse ser incorporado em uma série galvânica.

Anodização é o processo de fazer um filme de óxido sobre certos metais por meio da imersão em um banho eletrolítico no qual o metal a anodizar é ligado ao polo positivo de uma fonte de eletricidade, transformando-se no anodo da cuba eletrolítica. Certos metais  alumínio, nióbio, tântalo, titânio, tungstênio, zircônio  têm resultados característicos de formação de camada de óxido. Outros metais podem ser usados como anodo em banhos eletrolíticos para se obter tratamentos superficiais específicos, mas o crescimento de uma camada de óxido conforme descrito aqui é característico dos metais citados. A anodização de ligas metálicas depende muito da sua composição, por exemplo, ligas de alumínio para fundição têm bastante silício, que dá fluidez para o bom preenchimento dos moldes, mas deixa a peça quase impossível de anodizar.

Metais que podem ser anodizados também reagem prontamente com o oxigênio do ar (oxidam), portanto suas superfícies estão sempre cobertas com uma camada fina de óxido. No alumínio, que será usado aqui como exemplo, existe sempre uma barreira de óxido de cerca de 2 a 3 nm (1 nm = 0,000 001 mm) de espessura. Esta barreira estabiliza a superfície, impedindo que a oxidação continue. Esta camada é também um excelente isolante elétrico, suportando um campo elétrico da ordem de 1 V/nm, ou seja, um milhão de volts por milímetro! Quando uma peça de digamos, um borato, não há fluxo significante de corrente elétrica até se atingir entre 1 e 2 volts.

Somente quando o campo elétrico supera a capacidade de isolamento desta camada de óxido é que os íons de oxigênio e alumínio começam a percorrer o óxido. Esta corrente dentro do óxido é uma corrente iônica e estes íons reagem para engrossar a camada de óxido. O processo de condução de íons através da camada de óxido sob fortes campos elétricos é de fundamental importância para a anodização.

Os ânions de oxigênio se movem para dentro da camada de óxido, indo até a interface oxido-metal para reagir com o alumínio e formar óxido na superfície do metal. Os cátions de alumínio se movem para fora até atingir a interface oxido-eletrólito onde reagem com a água para formar óxido naquela superfície.

O óxido se forma em ambas as interfaces. A taxa de formação de óxido é proporcional à densidade de corrente (A/cm²). O campo elétrico no óxido não se altera com a mudança na espessura da camada de óxido, e tem apenas uma pequena dependência da densidade de corrente e da temperatura.

Enquanto a camada de óxido ganha espessura, a tensão através do óxido aumenta proporcionalmente e, à temperatura ambiente, é próxima de 1,2 nm/V. A espessura da camada é muito uniforme porque em toda a superfície a queda de tensão deve ser a mesma.