Lo strato di ossido presenta elevate caratteristiche di resistenza alla corrosione, mentre per quanto riguarda le proprietà meccaniche (come durezza

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1 Lo strato di ossido presenta elevate caratteristiche di resistenza alla corrosione, mentre per quanto riguarda le proprietà meccaniche (come durezza e lavorabilità) esse vengono migliorate se si lega l alluminio con opportuni elementi chimici quali magnesio, silicio, manganese, zinco, rame, ecc. ecc.

2 Serie leghe alluminio

3 Questa è la ragione per cui si deve parlare non tanto di alluminio ma di leghe di alluminio per il processo di anodizzazione. PRINCIPALI LEGHE DI ALLUMINIO ANODIZZABILI PER IMPIEGHI ARCHITETTONICI Lega Designazione UNI Designazione A.A. P-AlSi 0.4 Mg P-AlSi 1MgMn P-AlP P-AlMg P-AlMg P-AlMg P-AlMg G-Al Si 4.5 MnMg 3054 Getti G-Al Si 2 MnMg 3055 Getti

4 % max. degli elementi tollerati per anodizzazione: Ferro: 0.5 % Silicio: 4-5 % Rame: 2 % Manganese: % Magnesio: 7 % Zinco: 6-8 % Cromo: 0.3 % Titanio: 0.3 %

5 Quantitativi troppo elevati in percentuale degli elementi sopraccitati possono portare ai seguenti difetti sul materiale anodizzato: Ferro: questa è la principale impurezza, presente come separazione eterogenea, che provoca, anche in piccole quantità, una diminuzione della brillantezza speculare nelle leghe ad elevata purezza. Aggiunte di ferro ad un alluminio 99.99% porta alla formazione di un ossido grigio scuro o a strisce nere; ciò può avvenire anche nelle altre leghe quando il rapporto ferro-silicio è molto alto come per es. 7:1. Silicio: questo elemento provoca un opacizzazione lattea quando non è in soluzione solida, ma circa lo 0,8% rimane disperso. Ha un effetto benefico quando è presente del ferro come impurezza. Nelle leghe alluminio-magnesio il silicio passa più facilmente in soluzione. A livelli del 5%, si ottiene un ossido grigio scuro o nero. Difficoltà di anodizzazione dei materiali ottenuti per fusione. Rame: fino a valori del 2% gli strati che si ottengono con leghe trattate in determinate condizioni sono trasparenti. Valori più alti determinano un ossido meno trasparente; l ossidazione diventa più difficile e lo strato che si ottiene risulta più tenero, con una minore efficacia protettiva. Manganese: fino a valori dell 1% lo strato di ossido rimane trasparente oppure anche grigio, marrone o screziato a seconda della storia metallurgica e delle dimensioni delle particelle. Con alti spessori di ossido una concentrazione dello 0,3-0,5% può provocare una colorazione marrone su tutte le leghe dove il metallo è presente. Magnesio: è l elemento maggiormente tollerato in fase di anodizzazione. Fino ai valori del 3% può dare uno strato di ossido chiaro e trasparente; ciò è dovuto probabilmente al fatto che il magnesio ha un indice di rifrattività (1,736) molto vicino a quello dell ossido di alluminio (1,69). Zinco: si ottiene uno strato di ossido protettivo anche fino a valori di 5%, che può essere trasparente quando lo zinco è presente in soluzione, oppure marrone se è sotto forma di eterogeneità. Cromo: un valore dello 0,3% determina una colorazione gialla dello strato di ossido. Titanio: influenza negativamente la brillantezza nella stessa maniera del ferro; esso viene aggiunto per ottenere una struttura del metallo fine e uniforme.

6 Proprietà fisiche dell ossido di alluminio PROPRIETA DELL OSSIDO Le proprietà dello strato d ossido possono variare notevolmente a seconda delle condizioni operative, dell elettrolita e delgi altri parametri che concorrono alla formazione dello strato di ossido stesso. PROPRIETA FISICHE Peso specifico: 4 Densità apparente: da 2.8 a 3.2 a seconda della porosità Porosità: essa varia da 20% a 30% a seconda delle condizioni di ossidazione. Diminuisce all aumentare della tensione. Gli strati ottenuti in corrente alternata sono più porosi di quelli ottenuti in corrente continua.

7 Proprietà fisiche dell ossido di alluminio Allungamento: l allungamento misurato fino all apparizione della prima cricca varia con il metallo e le condizioni di elettrolisi. In media sono dello 0.3, 0.4% per gli strati ottenuti in acido solforico o ossalico. Durezza: essa è pari a quella dell allumina, ossia da 7 a 8 della scala di Mohs, oppure da 500 a 900 Brinelli, a seconda della natura del metallo e del processo utilizzato. Modulo di elasticità: E = 5000 kg/mm2

8 PROPRIETA TERMICHE Punto di fusione: Coefficiente di 2000 C contro i 660 C dell alluminio. L allumina monoidrata perde la sua acqua di cristallizzazione a circa 350^C. dilatazione lineare: 5x10-6 a 0 C contro 23x10-6 dell alluminio Conducibilità termica: da 0.05 a 0.15 cal x cm/cm 2 tra 0 e 60 C contro 0.5 cal x cm/cm 2 dell alluminio Potere emissivo: PROPRIETA ELETTRICHE Costante dielettrica: 8 Resistività: Tensione di rottura: da 1.8 a 4 cal/m 2 x h x k a seconda dello spessore dell ossido, contro cal/m 2 x h x k dell alluminio lucido e di 4.9 cal/m 2 x h x k del corpo nero. misurata per uno strato anidro di 50 µm di spessore 4x10 15 Ωxcm 2 /cm a 20^C 8x10 14 Ωxcm 2 /cm a 100^C da 20 a 40 V/µm a seconda del processo utilizzato

9 -TRATTAMENTI DI PULIZIA MECCANICA - AGGANCIATURA -SGRASSATURA: ALCALINA, ELETTROLITICA -SATINATURA E DECAPAGGIO -NEUTRALIZZAZIONE -OSSIDAZIONE -COLORAZIONE DELL OSSIDO -FISSAGGIO

10 TRATTAMENTI DI PULIZIA MECCANICA Hanno lo scopo di eliminare eventuali imperfezioni superficiali dovute a svariate cause (righe di estrusione trasporto manipolazione) Questa pulizia meccanica può essere effettuata con diversi tipi di macchine: a) Pulitrice o smerigliatrice manuale b) Pulitrice semiautomatica a bancale c) Pulitrice semiautomatica a transfer L aspetto visivo dell alluminio anodizzato per uso architettonico viene contraddistinto con le seguenti sigle in base alla norma UNI 3952 base. IND = Aspetto di alluminio anodizzato industriale che non ha subito nessun pretrattamento della superficie di tipo meccanico o chimico ARP = Aspetto di materiale anodizzato che ha subito un pretrattamento di lucidatura ARS = Aspetto di materiale anodizzato che ha subito un pretrattamento di spazzolatura meccanica ARC = Aspetto di materiale anodizzato che ha subito un pretrattamento di satinatura chimica.

11 AGGANCIATURA Il Processo di anodizzazione implica un passaggio di corrente attraverso il materiale da trattare, ne consegue che quest ultimo dev essere strettamente collegato alla barra anodica per mezzo di appositi conduttori di corrente, pendini e morsetti.

12 AGGANCIATURA Agganciatura mediante morsetti Tipico segno lasciato dal morsetto sulla lamiera

13 SGRASSAGGIO Per una buona riuscita di tutte le fasi successive di anodizzazione è indispensabile avere come prima operazione un trattamento di sgrassaggio. Lo scopo di questo trattamento di eliminare dalla superficie dell alluminio ogni traccia di sostanze organiche, olii, grassi, e paste provenienti dai trattamenti meccanici di pulitura. I tipi di sgrassatura più comuni sono: la sgrassatura alcalina e quella elettrolitica

14 SGRASSAGGIO SGRASSATURA ALCALINA I compiti che deve svolgere una buona soluzione sgrassante sono: a) Bagnare bene il pezzo per venire a contatto con lo sporco b) Sciogliere lo sporco (per emulsione o saponificazione) c) Staccare il grasso e portarlo in soluzione d) Essere attiva senza intaccare il materiale e) Eliminare la durezza dell acqua (calcio e magnesio) per rendere efficace l azione. Tutte queste funzioni non possono essere svolte da una singola sostanza ma da una miscela di prodotti chimici ognuno dei quali svolgente una precisa azione.

15 SGRASSAGGIO Elenchiamo alcune categorie di questi prodotti: a) Soda caustica ottimo saponificante dei grassi b) Sodio carbonato buon addolcitore dell acqua c) Fosfati buoni sequestranti di calcio e magnesio presenti nell acqua d) Saponi e detergenti funzionano da tensioattivi, abbassano la tensione superficiale sul pezzo e ne favoriscono la bagnabilità. e) Silicati di sodio ottimi tamponi (regolano il Ph), hanno elevato potere emulsionante per i grassi ed evitano l attacco del metallo f) Borati, Gluconati Etanolammine riducono i tempi di sgrassatura

16 SGRASSAGGIO SGRASSATURA ELETTROLITICA Non trova un significativo impiego per l alluminio per uso architettonico Consiste nell immergere il metallo in una soluzione al 10% di H2SO4 (acido solforico) e sottoporlo a corrente elettrica continua per 1-3 minuti a 5-15 Volts Durante il trattamento elettrolitico sul materiale divenuto catodico, viene a scaricarsi dell idrogeno gassoso sottoforma di bollicine che favoriscono il distacco delle impurezze oleose.

17 SATINATURA E DECAPPAGGIO SATINATURA E il trattamento che serve a livellare ed uniformare la superficie del metallo ed a conferire una finitura superficiale opaca, omogenea, e con grana di satinatura molto fine ed apprezzabile esteticamente. Viene effettuata con una soluzione di soda caustica con l aggiunta di additivi. DECAPAGGIO Ha lo scopo principale di disossidare (asportare lo strato di ossido) i materiali usati per l agganciatura od intere cariche di alluminio mal riuscite E importante perché l ossido anodico è dielettrico ed impedirebbe un buon passaggio di corrente Viene effettuato con una soluzione di soda caustica con l aggiunta di additivi.

18 NEUTRALIZZAZIONE Il materiale da anodizzare, dopo esser stato sottoposto allo sgrassaggio e satinatura chimica ( seguiti dai relativi lavaggi) viene immerso brevemente in una vasca di neutralizzazione acida che consente: Eliminare dalla superficie dell alluminio gli idrossidi insolubili come l idrossido di magnesio, di ferro che si sciolgono solo in ambiente acido Neutralizzare la basicità del materiale, che nonostante i lavaggi intermedi, ha ancora residui alcalini che potrebbero provocare differenze di colore o altri difetti difficilmente eliminabili dopo l anodizzazione. La vasca di neutralizzazione contiene generalmente una soluzione di acido nitrico nel rapporto acido-acqua 1:1

19 OSSIDAZIONE Già spontaneamente l alluminio si ricopre, all aria, di uno sottilissimo strato di ossido in grado di proteggere parzialmente la superficie da attacchi corrosivi. In tal caso gli strati di ossido che si formano sono poco aderenti e con limitate caratteristiche estetiche. Solo mediante il processo di anodizzazione è possibile formare strati perfettamente aderenti con un effettiva funzione protettiva ed estetica del manufatto. Il processo di anodizzazione consiste in una trasformazione di natura elettrochimica di un oggetto costituito da alluminio. Tale trasformazione avviene immergendo l oggetto in una vasca contenente acido solforico collegato al polo positivo (anodo) di un opportuno generatore di corrente continua, al cui polo negativo (catodo) è collegato un opportuno materiale.

20 OSSIDAZIONE Al passaggio di corrente all anodo si ha una produzione elettrochimica di ossido in base alla seguente reazione generale: generale: 2Al + 3 H 2 O Al 2 O H e - Tale reazione rappresenta la combinazione di due processi parziali: a) Dissoluzione del metallo nell interfaccia metallo-ossido 2Al 2Al +3 +6e - b) La reazione di scissione dell acqua che si produce nell interfaccia ossidosoluzione 3H 2 O 6H + +3O -2 Al catodo si avrà lo sviluppo di idrogeno 2H + + 2e - H2

21 FORMAZIONE OSSIDO Il meccanismo di formazione e crescita dello strato di ossido, procede secondo un meccanismo di formazione/dissoluzione estremamente complesso che origina uno strato anodico poroso costituito da un gran numero di celle a forma esagonale (alcuni miliardi per cmq). Ciascuna delle celle contiene nel proprio centro un piccolo poro circondato da ossido mentre il fondo del poro è separato dal metallo da uno strato fine, denso, compatto e isolante di ossido detto STRATO BARRIERA, che rappresenta lo 0,1-0,2 % del totale dell ossido.

22 FORMAZIONE OSSIDO

23 FORMAZIONE OSSIDO

24 FORMAZIONE OSSIDO E opportuno evidenziale la sostanziale differenza esistente tra il processo di ossidazione e i comuni processi galvanici (argentatura, ramatura, cromatura, ecc. ecc.) In questi ultimi il pezzo collegato al polo negativo (catodo) si ricopre di un deposito che procede dall interno verso l esterno. Nell ossidazione anodica, lo strato di ossido inizia al limite esterno della superficie per poi procedere verso l interno. Mentre le operazioni di deposizione galvanica non vanno ad interessare direttamente il metallo costituente il pezzo, nel caso dell anodizzazione è esclusivamente il metallo di cui è costituito il pezzo che viene trasformato superficialmente.

25 FORMAZIONE OSSIDO

26 PARAMETRI DI PROCESSO CHE INFLUENZANO LO STRATO DI OSSIDO a) Concentrazione dell elettrolita (acido solforico + acqua) b) Temperatura del bagno c) Densità di corrente d) Agitazione della soluzione e) Tensione di anodizzazione

27 COLORAZIONE DELL OSSIDO La struttura porosa dell ossido permette di depositare al suo interno pigmenti e/o particelle metalliche. Nella colorazione mediante pigmenti organici oppure inorganici il colorante viene ADSORBITO fisicamente all interno dei pori mediante immersione dei pezzi nella soluzione colorante. La penetrazione è limitata alla zona più esterna dello strato di ossido Nella colorazione elettrolitica (elettrocolore) la reazione di deposizione è la riduzione elettrolitica di un metallo in corrente alternata. La reazione si verifica nell interfase alluminio-ossido iniziando dal fondo del poro. Dal momento che le particelle metalliche fungono da centri di diffusione della luce, quanto più alta sarà la colonna di deposizione, più luce verrà persa per diffusione e più scura sarà la tonalità ottenuta

28 COLORAZIONE DELL OSSIDO

29 FISSAGGIO La struttura porosa dell ossido anodico è in grado di fornire una limitata protezione agli agenti corrosivi: la funzione del processo di fissaggio è proprio quella di riempire i pori in modo tale da ottenere uno strato continuo e compatto che funga da barriera dagli agenti chimici. Il fissaggio può essere ottenuto medianti diversi procedimenti che, comunque, consentono di ottenere il medesimo effetto finale: il riempimento e la chiusura dei pori. L ossido viene idratato trasformandolo in idrossido e i prodotti che si formano per il loro maggior volume riempiono la struttura porosa.

30 FISSAGGIO

31 CERTIFICAZIONE DI PRODOTTO ITALFINISH è un azienda certificata VISION 2000 e 14000, è licenziataria del marchio QUALANOD rilasciato dal QUALITAL (istituto di certificazione di prodotto). Dal 1993 il QUALITAL è stato accreditato dal SINCERT come organismo di certificazione per i manufatti di alluminio e sue leghe anodizzati o verniciati, in conformità alla norma UNI-CEI EN (cert. n 010B)

32 INFORMAZIONI PER L UTILIZZATORE FINALE Le seguenti note sono redatte allo scopo di fornire qualche utile informazione all utilizzatore finale delle lamiere anodizzate dalla Italfinish S.p.A. 1) La Italfinish S.p.A. è licenziataria del marchio Qualanod. 2) Le lamiere sono state anodizzate seguendo le indicazioni riportate nel manuale Specifiche per il marchio di qualità per gli strati di ossido anodico su alluminio grezzo per uso architettonico redatto dal Qualanod come linea guida per i licenziatari di tale marchio. 3) Tutti i controlli di qualità inerenti finitura, quali spessore dello strato, colore e qualità del fissaggio, sono stati effettuati secondo le norme contenute nel manuale sopra citato.

33 INFORMAZIONI PER L UTILIZZATORE FINALE 4) Come espressamente indicato in tale manuale, controlli di qualità vengono effettuati giornalmente e a campione su tutta la produzione, registrandone i valori ottenuti. 5) Per ogni singolo lotto di materiale prodotto viene redatto in certificato di conformità che viene solitamente allegato ai documenti di trasporto del materiale in oggetto. Qualora risultasse non pervenuto, è facoltà del committente richiederne copia che sarà prontamente inviata. 6) Salvo diversa indicazione del committente, si garantisce uniformità di anodizzazione ed eventuale colorazione, solo su una faccia della lamiere.

34 7) Essendo le lamiere anodizzate a fogli è normale che, anche sulla faccia anodizzata, possano comparire piccoli segni, lasciati dai morsetti per mantenere le lamiere stesse ben fissate agli appositi sostegni garantendo il corretto passaggio della corrente. Il numero di tali segni, solitamente delle dimensioni di una capocchia di spillo, dipende dalla dimensione e dallo spessore della lamiera. In caso di esigenze particolari, il committente è pregato di informare la Italfinish S.p.A. che cercherà di ottemperare al meglio ad eventuali richieste specifiche. 8) Di preferenza, le lamiere vengono protette con un film plastico adesivo (pelabile), le cui caratteristiche possono essere concordate con il committente. E lasciata facoltà al committente di scegliere tipi di imballo di sua preferenza. 9) Si consiglia di stoccare le lamiere in luogo idoneo al fine di evitare danneggiamenti o fenomeni di corrosione. Se, a seguito di uno stoccaggio prolungato ed in luogo non completamente idoneo, dovessero restare sulle lamiere tracce di colla, queste possono essere eliminate senza danno per l alluminio mediante pulizia con acqua calda. L uso di soventi organici. quali alcool, acetone o trielina, deve essere preso in considerazione solo nei casi più gravi, ma adottando tutte le misure di protezione personale necessarie. 10) Le leghe di alluminio utilizzate per l ossidazione anodica ad uso architettonico appartengono alla serie 5xxx o 1xxx. Al fine di evitare differenze di tonalità anche sul colore naturale (argento), si consiglia di non accoppiare materiali di leghe diverse. Può verificarsi il caso che materiali della stessa lega, sia provenienti da produttori diversi che da placche diverse lavorate dallo stesso produttore, possano dare tonalità di colore leggermente diverse.

35 11) Tali anomalie, specialmente sul colore naturale, non dipendono dal processo di anodizzazione e sono difficilmente evitabili o minimizzabili. Nel caso di ordini di una certa consistenza si consiglia il committente di segnalare le proprie esigenze al produttore dell alluminio (o al commerciante). 12) In caso di colorazioni, si consiglia sempre di indicare la tonalità mediante 2 campioni che ne rappresentino l intervallo accettato (chiaro-scuro). Si ricorda che su pannellature di grandi dimensioni possono comparire diversità di colore generate da effetti ottici (riflessione/rifrazione della luce), inesistenti quando le laniere vengono poste sullo stesso piano e con la stessa luce incidente. Differenze di colore possono essere dovute a piccole differenze di lega come indicato al punto precedente. 13) Si consiglia di lavorare i laminati protetti dal film plastico (pelabile), eliminandolo dopo la posa in opera del manufatto, al fine di evitare danni estetici. 14) Si consiglia di effettuare un adeguata pulizia dei manufatti dopo l istallazione. 15) L alluminio da noi anodizzato (e colorato) è solitamente esente da polvere o altro tipo di materiale estraneo. Il processo di fissaggio (chiusura dei pori) è effettuato mediante un processo ad acqua bollente ed opportuni additivi che impediscono la formazione del cosiddetto polverino da fissaggio. Qualora sulle lamiere si presentassero polvere o colature da acqua (generate dai sali di calcio presenti nell acqua di rete usata per il lavaggio), tali difetti estetici sono facilmente eliminabili per semplice lavaggio con acqua. Si ricorda che una corretta manutenzione periodica dei materiali di alluminio (come riportato all appendice III del citato manuale) aiuta a garantirne nel tempo le proprietà estetiche impedendo che vengano danneggiate da fenomeni di corrosione.

36 NOMENCLATURA FINITURE Alluminio anodizzato E0 Solamente sgrassaggio e disossidazione Preparazione della superficie prima dell ossidazione anodica in cui la superficie è sgrassata e disossidata senza ulteriore pretrattamento. Segni meccanici come rigature o graffi rimangono visibili. Gli effetti della corrosione, che erano difficilmente visibili prima del trattamento, possono diventare visibili dopo il processo. E1 Solamente smerigliatura La molatura produce un apparenza comparativamente uniforme ma in qualche modo opaco. Qualunque difetto superficiale presente è eliminato ma, secondo la dimensione del grano abrasivo, strie da molatura possono essere visibili. E2 Solamente spazzolatura La spazzolatura meccanica produce una superficie lucida uniforme con segni visibili della spazzola. I difetti superficiali sono rimossi solo parzialmente E3 Solamente lucidatura La lucidatura meccanica produce una superficie lucente e pulita ma i difetti superficiali sono rimossi solo parzialmente. E4 Smerigliatura e spazzolatura La smerigliatura e spazzolatura producono una superficie lucida uniforme con l eliminazione dei difetti meccanici superficiali. I difetti di corrosione, che si possono evidenziare come risultato dei trattamenti E0 o E6, sono eliminati

37 NOMENCLATURA FINITURE Alluminio anodizzato E5 Smerigliatura e lucidatura La smerigliatura e lucidatura producono un aspetto soffice e lucido con l eliminazione dei difetti meccanici superficiali. I difetti di corrosione, che si possono evidenziare come risultato dei trattamenti E0 o E6, sono eliminati. E6 Satinatura chimica Dopo lo sgrassaggio, alla superficie viene data una finitura satinata o opaca con trattamento in speciali soluzioni alcaline. Difetti meccanici superficiali sono attenuati ma non eliminati completamente. Ogni difetto di corrosione sulla superficie del metallo può apparire come risultato di questo trattamento. Il pretrattamento meccanico prima dell attacco chimico può eliminare questi effetti, ma è preferibile manipolare o stoccare il metallo correttamente per evitare la corrosione. E7 E8 Brillantatura chimica o elettrochimica Lucidatura e brillantatura chimica o elettrochimica Dopo la sgrassatura in uno sgrassatore a vapore o in un pulitore che non produca attacco chimico, la superficie possiede una finitura molto lucida con il trattamento a lucidanti chimici o elettrochimici speciali. I difetti superficiali sono rimossi solo in quantità limitata e gli effetti della corrosione possono diventare visibili. La smerigliatura e la lucidatura sono seguite dalla brillantatura chimica o elettrochimica. Ciò dà un aspetto molto morbido e brillante ed i difetti meccanici superficiali e la corrosione incipiente sono generalmente eliminati.

38 ABELLA CORRISPONDENZE TRA LA CODIFICAZIONE EURAS E QUELLA CIOA PRETRATTAMENTI EURAS DESCRIZIONE CIOA P-0 Senza trattamenti IND P-1 Smerigliato Non definito P-2 Spazzolato ARS P-3 Polito ARP P-4 Smerigliato/spazzolato ARS P-5 Smerigliato/polito ARP P-6 Satinato chimico ARC P-7 Solo chimico ARC P-8 Meccanico + chimico ARC

39 ABELLA CORRISPONDENZE TRA LA CODIFICAZIONE EURAS E QUELLA CIOA CLASSI DI SPESSORE EURAS DESCRIZIONE CIOA T-5 Minimo micron 5 T-10 Minimo micron 10 T-15 Minimo micron 15 T-20 Minimo micron 20 T-25 Minimo micron 25

40 ABELLA CORRISPONDENZE TRA LA CODIFICAZIONE EURAS E QUELLA CIOA COLORAZIONI 1 EURAS DESCRIZIONE CIOA C.0 Naturale N C.1 Bronzo pallido assorbimento C1 C.2 Oro chiaro assorbimento C2 C.3 Oro medio assorbimento C3 C.4 Oro scuro assorbimento C4 C.5 Bronzo chiaro assorbimento C5 C.6 Bronzo medio assorbimento C6 C.7 Bronzo scuro assorbimento C7 C.8 Nero - assorbimento C8