anodizado del aluminio y su prteccion por la tecnologia

Dra. Pilar Fagoaga Caridad
Directora Tecnica I+D
ALVAREZ-SCHAER,S.A.
31-3-2015
OBJETIVO PROYECTO
Introduccion de los recubrimientos sol- gel en los procesos de anodizado de aluminio
para el sector de la construccion, como sustituto de la etapa del sellado de capas anódicas
PROCESO DE ANODIZADO DEL ALUMINIO PARA LA EDIFICACIÓN
Formación de una capa de óxido de aluminio sobre la superficie del metal, por un
proceso electrolítico
Protección contra la corrosión y agentes químicos
Espesor mínimo : 15 micras de anodizado para cumplir los requisitos de calidad
Las capas son porosas y deben ser selladas para asegurar su carácter aislante
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INCONVENIENTES SELLADOS CLÁSICOS
Sellados de hidratación: ALTO COSTE ENERGETICO
Temperatura ≥ 96º-100C
Duración del baño (4-5 semanas)
Alto tiempo de proceso : 3 min/micra
Fácil contaminación
Emanación de vapores
Aspecto decorativo: aparición de polvo
Sellado en frío de níquel : TOXICO Y NOCIVO M. AMBIENTE
Alto coste de producto químico
Coste de residuos/depuración
Empleo de sales tóxicas
Aspecto decorativo: tonalidad verdosa
SUSTITUCION SELLADOS CLÁSICOS POR TECNOLOGÍA SOL-GEL
ECONÓMICO
- Bajo coste energético
- Productos químicos asequibles
- Bajos tiempos de proceso de anodizado menos
de un 50%)
-Aumento de la productividad del proceso en
plantas industriales
ECOLÓGICO
- Sin productos químicos tóxicos
- Bajo coste energético
CALIDAD
- Sellado con alta resistencia a la corrosión
- Rapidez de aplicación
- Sin cambio en el aspecto natural del aluminio anodizado
- Nuevas prestaciones y acabados funcionales : hidrofobicidad,
propiedades mecánicas mejoradas
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PROCESO APLICACION
3-APLICACIÓN POR SPRAY SOL-GEL
2-Lavado corriente +
Lavado 5’ a 80ºC
4-Secado en horno a 90ºC
Tiempo = 20 min
1-PROCESO ANODIZADO
Densidad = 1,6 A/dm2
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GARANTIZAR PROTECCION CONTRA LA CORROSION DEL ALUMINIO
LÍNEA DE ANODIZADO CLÁSICA
LÍNEA DE ANODIZADO CON SOL-GEL
DESENGRASE ÁCIDO
Fosfórico +aditivos
20-50 ºC (5-25 min)
DESENGRASE ÁCIDO
Fosfórico +aditivos
20-50 ºC (5-25 min)
MATIZADO ALCALINO
Sosa caustica + aditivos
50-65ºC (15-25 min)
MATIZADO ALCALINO
Sosa caustica + aditivos
50-65ºC (15-25 min)
NEUTRALIZADO ÁCIDO:
Sulfúrico +aditivos
Temp. ambiente (1 min)
NEUTRALIZADO ÁCIDO:
Sulfúrico +aditivos
Temp. ambiente (1 min)
ANODIZADO 15 micras(mínimo)
Sulfúrico 18-20 % + aditivos 20 ºC
Tiempo: 35-40 min
1,5-2,0 A/dm2; 18-20 V
ANODIZADO 6-8 micras:
Sulfúrico 18-20 % + aditivos 20 ºC
Tiempo : 10-13 min
1,5-2,0 A/dm2; 18-20 V
SELLADO:
Agua Desmineralizada + aditivos a
98-99 ºC (3 min/micra)
APLICACIÓN DEL SOL-GEL
Secado 90º
Tiempo : 20 min
Asegurar el poder aislante y dieléctrico del anodizado
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ENSAYOS - OBJETIVOS TECNICOS
EN ISO 2360: Medida de espesores por método
corrientes de Foucault
MUESTRAS ENSAYADAS
SISTEMAS CLASICOS ANODIZADO Y SELLADO C.
Nº1
Nº2
Anodizado 6 µm y sellado caliente
Anodizado 15 µm y sellado caliente
Nº1
Nº2
Nº3
SISTEMA ANODIZADO + SELLADO SOL-GEL
Nº3
Nº4
Nº4
Espesor total : 6,4 µm
Espesor total : 15,3 µm
Espesor total:7,3 micras (6 anod. + 1,3 µm sol-gel)
Espesor total : 22,5 micras (6 anod. + 16,5 µm sol-gel)
An.6 micras y sellado solgel fórmula1: D4
An.6 micras y sellado sol-gel fórmula 2: S2
BS 6161 parte 18:1991 ENSAYO ABRASION
CLARKE (Qualanod) Ensayo resistencia a la abrasión
papel lija grado 00 muy fino. (dureza capa anódica)
EN ISO 2813: Evaluación brillo (ángulo 60º)
Objetivo : Calidad aspecto superficial-modificaciones
Pérdida espesor admitido : ≤ 2 micras
,
Nº1
Nº2
Nº3
Nº4
Perdida espesor : 0 micras: SATISFACTORIO
Perdida espesor : 0 micras : SATISFACTORIO
Perdida espesor : 0 micras : SATISFACTORIO
Perdida espesor > 2 micras : NO SATISFACTORIO
Brillo : 26,5 %
Brillo : 26,4 %:
Brillo : 26,6%:
Brillo: 97,6% :
Nº1
Nº2
Nº3
Nº4
Aspecto : SATISFACTORIO
Aspecto : SATISFACTORIO
Aspecto: SATISFACTORIO
Aspecto NO SATISFACTORIO
(exceso capa-no
uniforme)
ENSAYOS OBJETIVOS TECNICOS : CALIDAD DE SELLADO
EN ISO 2143: Estimación de pérdida de poder
absorbente mediante ensayo de gota de colorante
MUESTRAS ENSAYADAS
SISTEMAS CLASICOS ANODIZADO Y SELLADO C.
Nº1
Nº2
Valoración Intensidad gota : 0 a 5
Admitido : Intensidad gota ≤ 2
Anodizado 6 micras y sellado caliente
Anodizado 15 micras y sellado caliente
Nº1
Nº2
Nº3
Nº4
SISTEMA ANODIZADO + SELLADO SOL-GEL
Nº3
Nº4
An.6 micras y sellado solgel formula 1:D4
An.6 micras y sellado sol-gel formula2:S2
Gota 1
Gota 1
Gota 0
Gota 2
,
EN ISO 9227: 2012. Ensayo a la corrosión en
EN ISO 3210 Evaluación calidad de sellado por medida
cámara de niebla salino acética (1000 horas) :
de perdida masa después de la inmersión en solución
fosfocrómica
Nº1
Nº2
Nº3
Nº4
Admitido : Pérdida de masa ≤ 30 mg/dm2
Nº1
Nº2
Nº3
,
Nº4
Perdida masa : 15,2 mg/dm2 : SATISFACTORIO
Perdida masa : 18,2 mg/dm2 : SATISFACTORIO
Perdida masa : 168mg/dm2 : NO SATISFACTORIO
Perdida masa : 12,9 mg/dm2 : SATISFACTORIO
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EVALUACION COSTES ENERGETICOS LUZ
CONSUMO ELECTRICO
Carga
60m2 (600 dm2)
Densidad
1,6 (Amp/dm2)=160A/m2
Voltaje
18V
Tiempo trabajo rectific.
1 Hora
Potencia
172800Watios=172,8Kw
Energia-hora
172,8Kw-h
Tarifa
0,075€/Kw-h
Micras Espesor anodizado : 0,31 x densidad (A/dm2 ) xTiempo (min)
Proceso
Tiempo
anodizado
(min.)
Dif.Coste eléctrico
Producción
cargas/hora
6 micras
12
5
15 micras
30
2
m2/carga
60
m2/hora
Kw-h/m2
€/m2
300
0,576
0,043
120
1,44
0,108
2,5 veces menos coste
para anodizar 6 micras
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EVALUACION COSTES ENERGETICOS GAS
DIFERENCIA ENERGETICA ENTRE AMBOS PROCESOS : EN CONSUMO GAS
V(litros)/m2
Diferencia Energética entre procesos
(35m3 para 2 cargas/h)
Q=mxCesp.xΔT
Anodizado 15µm con Sellado 3 min/micra 97-100ºC
700000 Kcal
para montaje
con Lavado 5 min totales 80ºC
100000
consumo en mantenimiento
35000 litros
6µm + sol-gel
(ΔT =20ºC respecto al sellado clásico)
Exceso consumo sellado clásico por ΔT =20ºC
140000 Kcal/hora
Potencia instalada horno
Consumo
El exceso de consumo del sellado clásico se
Secado Sol-gel
horno 90ºC
100000 Kcal/hora
consumo en mantenimiento contraresta con el consumo extra de secado
en horno necesario para el SOL-GEL
PROCESO
COSTE ENERGETICO GAS PARA AMBOS PROCESOS
Proceso
Producción
cargas/hora
6 micras+solgel
5
15 micras selladas
2
m2/carga
60
m2/hora
300
consumo
consumo
COSTE
mantenimiento
Kw-h/m2
€/m2
0,387
0,009
0,968
0,023
100000 Kcal/hora 116,2 Kw-h
120
(1 Kw=860Kcal)
Potencia calorifica
9800 Kcal/m3
11,395 Kwh/m3
Coste gas Kw-h
0,0239 €/m2
Gas Natural
El coste en €/m2 de consumo de gas para el proceso de anodizado con sellado sol-gel
se reduce a la mitad por el aumento de la productividad de pasar de procesar
120m2/hora a 300m2/hora en una línea industrial, ya que el coste de gas/m2 es similar
para ambos procesos
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EVALUACION COSTES SELLADO
COSTE SELLADO
COSTE GAS
Proceso
€/m2
15 micras selladas caliente
0,023
6 micras+solgel D4
0,009
COSTE ELECTRICO
€/m2
0,108
0,043
0,14
0,12
0,1
0,08
COSTE ELECTRICO
0,06
COSTE GAS
0,04
0,02
0
15 micras selladas
caliente
6 micras+solgel D4
CONCLUSIONES
Se ha conseguido un proceso de protección contra la corrosión del
aluminio con una Impedancia electrica superior a 106
Proceso Ecologico:exentos de metales pesados, tóxicos y/o cancerígenos
No provoca cambios en la coloración natural del aluminio anodizado
Perfectamente compatible con las línea actuales
Proceso competitivo desde un punto de vista económico y productivo
Este proyecto ha demostrado que la tecnología sol-gel puede aplicarse
industrialmente con grandes ventajas en sustitucion del anodizado clásico
para su aplicación en aluminio para la edificación, aportando una gran
resistencia a la corrosión y superando los estandares establecidos de
calidad.
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Alvarez Schaer, S.A.
C/ Ferrol nº 15, Pol. Ind. Fuente del Jarro
Paterna – Valencia – España
Tel: (34) 96 134 30 33 – Fax: (34) 96 132 35 29
E-Mail: [email protected]
Web:www.alsan.es
Alchem, S.A. de C.V.
C/Luis cerón s/n, Nave 3
Los Reyes – La Paz – Estado de México
Tel: (52) 55 26 32 44 54 – Fax: (52) 55 26 34 46 80
E-Mail: [email protected]
Alsan Maroc , S.A.R.L.A.U.
Zone Industrielle Mghougha
Route Tetouan, Allée 3, Lot 81, Local 1
Tánger – Marruecos
Tel/Fax: (212) 600 01 64 06
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