L’anodizzazione dura, nota anche come rivestimento duro o anodizzazione di tipo III, è un processo utilizzato per creare un rivestimento resistente all’usura e alla corrosione su una varietà di metalli. L’anodizzazione può essere suddivisa in due ampie sottocategorie: anodizzazione decorativa e dura. Le principali differenze tra i due sono lo spessore e la durata del rivestimento e l’esatto processo utilizzato per crearlo.
Il processo di anodizzazione
L’anodizzazione di una parte metallica comporta l’immissione in un liquido elettricamente conduttivo, in genere una soluzione acida, chiamata elettrolita. I circuiti hanno un elettrodo positivo (catodo) dove entrano gli elettroni e uno negativo (anodo) dove escono; nell’anodizzazione, la parte metallica diventa l’elettrodo negativo. Quando una corrente elettrica viene fatta passare attraverso la soluzione, l’azione degli elettroni che lasciano il circuito attraverso la parte metallica provoca la formazione di un rivestimento di ossidazione tenace e resistente alla corrosione. Il rivestimento può essere lasciato così com’è dopo questo trattamento o ulteriormente migliorato con coloranti decorativi e altri additivi che migliorano le prestazioni.
Il processo di produzione di parti anodizzate dure differisce dai rivestimenti decorativi in diversi modi. Utilizza correnti elettriche generalmente più elevate e soluzioni elettrolitiche leggermente più deboli. Anche la temperatura della soluzione elettrolitica è più bassa consentendo una minore distorsione delle parti di precisione e una migliore adesione del rivestimento. In generale, anche il processo di anodizzazione è considerato relativamente rispettoso dell’ambiente e i sottoprodotti sono riciclabili.
Tipi di rivestimenti
I rivestimenti anodizzati duri vengono generalmente applicati a parti industriali soggette a forte usura destinate all’uso in applicazioni aggressive o altamente corrosive. Questi rivestimenti sono in genere molto più spessi e duri di quelli decorativi e di solito conferiscono alle parti una durata che si avvicina a quella dell’acciaio temprato o cementato. Inoltre penetrano e coprono meglio le imperfezioni superficiali come le fessure.
Generalmente, le parti anodizzate dure hanno rivestimenti che superano i 10 μm (0.01 mm o 0.0004 pollici) con rivestimenti tipici che superano i 25 μm (0.025 mm o 0.001 pollici). L’anodizzazione decorativa di solito presenta rivestimenti inferiori a 10 μm e, sebbene durevoli, non ha le stesse eccezionali caratteristiche di usura dell’anodizzazione dura. Trattamenti decorativi o architettonici si trovano comunemente su articoli di consumo come pentole domestiche, involucri di dispositivi elettronici e ornamenti.
Gli articoli rivestiti di solito hanno una finitura opaca grigio scuro, anche se questa può variare a seconda del metallo di cui è fatto l’articolo e della composizione della soluzione elettrolitica. Questo metodo può anche produrre una finitura nera e varie sfumature di bronzo. L’anodizzazione decorativa di solito produce una tonalità più chiara e può essere resa opaca o lucida. Entrambi i tipi in genere prendono bene la tintura.
Benefici
Uno dei motivi principali per anodizzare il metallo è renderlo più resistente alla corrosione. Lo spesso strato ossidato esterno impedisce al materiale interno di essere esposto a umidità, ossigeno e altri fattori che possono causare la disintegrazione del metallo. Gli articoli sigillati sono ancora più resistenti alla corrosione e spesso possono resistere fino a migliaia di ore di esposizione a spruzzi di acqua salata.
Anche il rivestimento esterno è estremamente duro, in genere molto più duro del metallo originale. In molti casi, un rivestimento anodizzato duro e spesso può essere duro quanto l’acciaio per utensili. È anche molto resistente all’usura, il che significa che viene spesso utilizzato per pistoni e altre parti scorrevoli che spesso sfregano tra loro. Poiché lo strato di ossidazione fa parte del metallo stesso, non si staccherà; la superficie metallica potrebbe essere ruvida dopo l’anodizzazione, tuttavia, potrebbe essere necessario molarla per evitare che i pezzi si rompano.
I metalli anodizzati duri sono generalmente molto isolanti, il che significa che non conducono bene il calore o l’elettricità. Ciò è particolarmente utile per le applicazioni che richiedono l’utilizzo della parte a temperature elevate. Il rivestimento è anche chimicamente stabile e non tossico.
Trattamenti aggiuntivi
Come per i rivestimenti decorativi, le superfici anodizzate dure possono essere tinte, anche se, nella maggior parte dei casi, rimangono tali a causa della natura puramente funzionale della maggior parte delle parti coinvolte. Tuttavia, sono spesso impregnati di additivi che migliorano le prestazioni come il Teflon® che migliora l’autolubrificazione della parte. In alcuni casi, sono anche sigillati in acqua distillata bollente o soluzioni di dicromato per migliorare ulteriormente la loro resistenza alla corrosione.
Svantaggi
Il metallo che è stato anodizzato ha una resistenza alla fatica molto inferiore, il che significa che è più probabile che si rompa quando viene sottoposto a stress, anche se questo può essere migliorato se l’articolo è sigillato. Tuttavia, la sigillatura dell’articolo può ridurne la resistenza all’usura abrasiva, quindi se una parte è sigillata o meno spesso dipende dal suo utilizzo finale. Inoltre, l’anodizzazione non protegge gli oggetti metallici più sottili da danni come ammaccature. Il rivestimento esterno rende la parte metallica più spessa, il che può essere un problema se i fori delle viti o altri spazi sono preforati.
Materiali che possono essere anodizzati
Sebbene l’alluminio sia di gran lunga il metallo più comune sottoposto ad anodizzazione dura, altri materiali possono trarre vantaggio dal trattamento, tra cui tantalio, magnesio e titanio. In tutti i casi, i trattamenti conferiscono alle parti un’eccezionale resistenza all’usura e alla corrosione e possono essere tinte in quasi tutti i colori. Gli usi comuni per le parti anodizzate dure includono pentole e utensili da forno commerciali pesanti, parti protesiche mediche e componenti automobilistici. L’esercito è un altro grande consumatore di questi prodotti, poiché la maggior parte delle superfici anodizzate dure soddisfa o supera le rigorose specifiche militari.