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Decapaggio dell'alluminio

11.06.2022

L'alluminio è un metallo molto complesso da trattare per la sua duttilità chimica, caratteristica che lo rende anche un metallo di gran pregio e sempre più utilizzato. 

Esistono differenti modi per trattare l'alluminio, in base alla lega, ai costi produttivi e alla destinazione d'uso finale.

Essendo un materiale molto reattivo con l'aria, sulla superficie è sempre presente un sottile strato irregolare di ossido di alluminio naturale che lo conserva nel tempo. Per trattare adeguatamente l'alluminio è necessario rimuovere questo strato e sostituirlo con uno strato di ossido regolare che ne aumenti le performance e ne uniformizzi la nuance.

Per taluni manufatti destinati alla verniciatura, è possibile applicare un singolo trattamento di sgrassaggio/decapaggio acido a base di tensioattivi, sequestranti e agenti fluorurati (come l'ammonio bifluoruro), che pulisca e crei una superficie adatta all'adesione della vernice. Per i manufatti non verniciabili, destinati soprattutto all'utilizzo domestico e di decoro (serramenti, maniglie, ecc...) occorre utilizzare dei meticolosi trattamenti in serie ora esposti.

Sgrassaggio

Lo sgrassaggio è il primo step, fondamentale per disoleare e rimuovere la sporcizia; possono essere impiegati sgrassanti neutri o alcalini, a base di sali e tensioattivi.

I contaminanti oleosi e grassi devono essere perfettamente emulsionati ed eliminati, altrimenti si potrebbe incorrere in gravi difetti superficiali durante i passaggi successivi: macchie biancastre, nuvolature (macchie dovute ad un differente tempo di contatto con l'agente satinante) e striature opache.

Un buon sgrassante dovrà essere possibilmente non schiumogeno onde facilitare l'agitazione meccanica ed evitare la formazione di schiuma che verrebbe inoltre trascinata nella vasca di satinatura.

Satinaggio alcalino

La satinatura segue lo sgrassaggio, senza un risciacquo obbligatorio. Questa operazione conferisce all'alluminio un aspetto opaco uniforme e

ripetibile nel tempo, con indubbi vantaggi dal punto di vista estetico ed economico in quanto consente di evitare la spazzolatura meccanica.

Il prodotto satinante è una miscela di soda caustica e additivi atti a diminuire l'aggressività della soda stessa, nonché di evitare le precipitazioni dei composti dell'alluminio e di ridurre la rugosità del manufatto trattato.

La reazione tra alluminio e soda, produce ossidi e idrossidi di alluminio, in bilanciamento stechiometrico con soda libera che, se non rispettato, può facilmente causare precipitati e lattescenze del bagno (con conseguente creazione di scarto) e difetti di satinatura e corrosione.

Esistono additivi che tengono in maggior stabilità la reazione chimica, aiutando nel contempo nella chelazione di metalli (come lo zinco) che possono compromettere il risultato finale.

In generale occorre prestare attenzione ai gas che si sviluppano (attenzione alla quantità e alla morfologia dei pezzi trattati), alla temperatura della soluzione che deve essere compresa tra i 50-60°C e alla concentrazione della soda libera che deve rimanere tra i 40-60 g/L.

Dato che vi è un elevato consumo di soda, occorre analizzare chimicamente il bagno quotidianamente.

Depatinaggio acido

Dopo la fase di satinatura i pezzi vengono accuratamente risciacquati in due vasche in cascata controcorrente e immersi per un tempo non inferiore di due minuti in una soluzione acida chiamata depatinante.

Storicamente viene impiegato acido nitrico a circa 300 g/L il cui compito è quello di neutralizzare i residui alcalini provenienti dalla satinatura e di sciogliere e rimuovere gli alliganti dalla superficie dell'alluminio.

L'acido nitrico non intacca l'alluminio quindi i pezzi possono essere lasciati in immersione molto a lungo senza problemi.

La controindicazione nell'uso di questo prodotto risiede nell'aumento dei nitrati nelle acque di scarico e dei possibili trascinamenti di acido nitrico nella vasca di ossidazione con conseguente inquinamento della stessa. Possono essere usate in alternativa soluzioni di acido solforico con l'aggiunta di particolari additivi che ne diminuiscono l'aggressività e favoriscono nel contempo la pulizia del prodotto.   

Ossidazione anodica

Viene effettuata in vasche acide (solitamente a base di acido solforico) dove, tramite corrente elettrica, viene ossidato l'alluminio che funge da anodo. Precisi voltaggi, acidità e temperature (attorno ai 20°C) determinano le caratteristiche finali della superficie di alluminio.

Lo strato di ossido ottenuto elettroliticamente è composto da circa l'80% di ossido di alluminio e il 20% di solfato di alluminio. Il processo è esotermico e la vasca deve essere raffreddata tramite scambiatori di calore.

Colorazione

Il trattamento prosegue tramite risciacquo, neutralizzazione in bicarbonato e colorazione (adsorbimento o elettrolitica). Le colorazioni per adsorbimento possono essere organiche o inorganiche. Le colorazioni organiche (pigmenti) sono usate quasi esclusivamente nel settore delle minuterie metalliche. Le colorazioni inorganiche creano principalmente finiture color oro e bronzo. Per l'oro viene impiegato ferro ossalato di ammonio, mente per il bronzo vengono alternati bagni di acetato di cobalto e permanganato di potassio, fino raggiungimento della nuance desiderata.

La colorazione elettrolitica è un'elettrodeposizione di metallo colloidale nel poro di ossido ed è la più comunemente usata per profili architettonici. Il processo impiega specifici voltaggi e cicli di corrente alternata e continua; grazie a sistemi computerizzati è possibile gestire correttamente e velocemente la produttività.

Per colorare vengono usati solfato di stagno o solfato di rame, in soluzione acida di acido solforico e stabilizzanti. In base ai parametri si possono raggiungere colori dal bronzo scuro al nero. Lo strato di ossido non influenza la tonalità dei colori, ma se ci fossero discrepanze di spessore verrebbe inficiata l'uniformità.

Anche in questo caso, sbilanciamenti tra le componenti della soluzione elettrolitica o temperature non idonee, possono generare difetti nel trattamento e precipitazioni dei sali. In ogni caso, è bene prevedere una filtrazione e chiarificazione in discontinuo della soluzione.

Talvolta vengono effettuate colorazioni miste, tra elettrocolore e colorante organico; sovrapponendo ad esempio un colore blu ad una base molto chiara di elettrocolore a solfato di stagno, si può ottenere un colore verde resistente alla luce.

Fissaggio

È l'ultima operazione di tutto il ciclo, sigilla il poro ancora aperto conferendo al manufatto la caratteristica resistenza alla corrosione atmosferica.

Il processo può essere effettuato a caldo oppure a freddo. Per il fissaggio a caldo la temperatura di esercizio viene mantenuta maggiore di 96°C, il pH compreso tra 5,5-6,5 e il tempo di immersione di 3 minuti ogni micron di spessore. È utilizzata obbligatoriamente acqua demineralizzata, con l'aggiunta di speciali additivi antipolverino (tamponano il pH e chelano gli inquinanti).

Il fissaggio a freddo (detto anche per impregnazione) si effettua con una soluzione acquosa (demineralizzata) di fluoruro di nichel ad una temperatura compresa tra 20-30°C, un pH di 5,5-7.0 e un tempo di immersione pari a 1 minuto ogni micron di spessore di ossido.

A differenza del sistema a caldo dove la sigillatura del poro avviene per idratazione dello strato dell'ossido, il fissaggio per impregnazione prevede la precipitazione del nichel nel poro e, per successiva idratazione dello ione nichel, la sigillatura del poro stesso. La reazione di idratazione del nichel è piuttosto lenta, si raccomanda quindi, dopo un risciacquo in acqua corrente, un ulteriore passaggio (condizionamento) in una vasca di acqua non demineralizzata, contenente solfato di nichel, ad una temperatura di 50-60°C per un tempo di circa 10 min.

Il controllo della soluzione di fissaggio a freddo è più complicato in quanto dovrà venire controllato il pH e le concentrazioni di nichel e fluoruri.