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Tutto ciò che è necessario sapere sull’anodizzazione nera

Approfondite il trattamento di anodizzazione nera, una finitura fondamentale nell'industria manifatturiera, e ricevete informazioni dettagliate sul processo, dal pretrattamento alla sigillatura. Comprendete le sue applicazioni pratiche in settori come quello aerospaziale e della robotica, noti per la sua durabilità e resistenza alla corrosione nei componenti.

L’anodizzazione nera si riferisce al processo di trattamento di una parte in alluminio e alla conseguente tintura nera mediante un colorante adatto. Questo non va confuso con il rivestimento di ossido nero che non è adatto alle parti in alluminio. L’alluminio anodizzato possiede una migliore resistenza all’usura e alla corrosione, mentre le parti anodizzate nere hanno l’ulteriore vantaggio di assorbire la luce e di essere in grado di irradiare efficacemente il calore. Questo articolo descriverà cos’è l’anodizzazione nera, come funziona, nonché i vari pro e contro.

Che cos’è l’anodizzazione nera?

L’anodizzazione nera si riferisce al processo elettrochimico di annerimento di un componente in alluminio eseguendo prima l’anodizzazione standard per creare uno strato di ossido di alluminio semiporoso. Lo strato di ossido viene quindi tinto di nero mediante una delle tre tecniche di tintura: coloranti organici, coloranti inorganici o tintura elettrolitica tramite sali metallici.

I metalli che possono essere anodizzati neri sono l’alluminio, il magnesio e il titanio. L’alluminio, tuttavia, è il materiale più comune utilizzato per l’anodizzazione nera. Va notato che non tutti i tipi di alluminio possono essere anodizzati neri. Solo l’alluminio delle serie 5, 6 e 7 può essere anodizzato.

Come funziona l’anodizzazione nera?

L’anodizzazione nera per prima cosa tratta la parte mediante il processo di anodizzazione standard di tipo II o di tipo III. Per una solidità ottimale del colore si consiglia uno spessore minimo del rivestimento anodizzato pari o superiore ai 25 micron. Una volta anodizzato, il pezzo avrà una struttura superficiale semiporosa. Questi pori vengono utilizzati per trattenere la tintura nera.

Esistono tre tipi di tecniche di tintura, vediamoli nel riepilogo seguente:

  1. Pigmenti organici: Questi coloranti vengono sciolti in acqua tiepida e poi inseriti nel bagno di tintura. La parte viene posta nel bagno di colorante ed esso riempie la superficie semiporosa dello strato anodico. In genere, la tintura in nero richiede un tempo aggiuntivo rispetto ai colori più chiari. Le parti con tintura organica non sono consigliate per l’uso all’aperto.
  2. Pigmenti inorganici: Questi pigmenti non sono solubili in acqua. I pigmenti inorganici producono rivestimenti con un’eccellente resistenza alla luce. Per l’anodizzazione nera, le parti possono essere prodotte con sali inorganici di solfuro di cobalto.
  3. Tintura elettrolitica: Dopo la normale anodizzazione, i pezzi vengono posti in un altro bagno di elettrolisi con una soluzione contenente sali di metalli pesanti. Lo strato anodico funge da catodo e un elettrodo di acciaio inox viene posizionato nel bagno elettrolitico acido. I sali metallici vengono quindi depositati sul fondo dei pori. I sali di nichel, cobalto e stagno vengono utilizzati per realizzare diversi colori, un processo brevettato che produce parti con eccezionale stabilità di colore.

Dopo la tintura, i pori dello strato anodico devono essere sigillati per evitare che il colore sbavi. La sigillatura viene generalmente eseguita tramite l’idratazione del rivestimento, che chiude i pori per reazione con lo strato anodico. Ovunque sia presente un poro si forma il AI2O3H2O; questa tecnica è meno resistente all’abrasione della normale superficie in ossido di alluminio. In alternativa è possibile realizzare una sigillatura chimica, ad esempio utilizzando acetato di nichel o sigillatura con bicromato.

Processo di anodizzazione nera
Processo di anodizzazione nera (Fonte: waykenrm.com)

Il tempo necessario per anodizzare in nero una parte dipende dallo spessore dello strato anodico desiderato, dal metodo di tintura e dalla tecnica di sigillatura post-colorazione. In generale, per anodizzare 2,5 micron sono necessari cinque minuti. Ciò vuol dire che per anodizzare di nero lo spessore minimo consigliato, ovvero 25 micron, ci vorrà circa un’ora. Il processo di tintura può richiedere fino a 20 minuti. Questi tempi dipendono però anche dai processi di pulizia e risciacquo.

Applicazioni dell’anodizzazione nera

L’alluminio anodizzato nero presenta tutti i vantaggi di quello anodizzato standard con i benefici aggiuntivi offerti dalla colorazione nera. L’alluminio anodizzato nero viene utilizzato in applicazioni in cui il rivestimento nero è vantaggioso. Ecco alcuni esempi di applicazioni:

  • Componenti satellitari realizzati con il rivestimento anodico nero per 
  • irradiare in modo efficiente il calore nello spazio
  • Attrezzi ottici si basano sulla capacità dei rivestimenti neri di assorbire qualsiasi luce riflettente diffusa
  • Rifiniture architettoniche in cui i colori nero intenso sono esteticamente preferibili pur avendo un’eccellente solidità di colore e finitura superficiale che fornisce una migliore resistenza all’abrasione.

Un rivestimento anodizzato può durare tra i 10 e i 20 anni a seconda dell’applicazione, dello spessore del rivestimento e se le relative fasi di sigillatura sono state eseguite o meno dopo l’anodizzazione. Quando si utilizzano sali metallici per la tintura, il colore non sbiadisce. Tuttavia i coloranti organici svaniranno nel tempo.

Colonna di profili estrusi in alluminio anodizzato nero
Colonna di profili estrusi in alluminio anodizzato nero

Vantaggi dell’anodizzazione nera

I vantaggi dell’anodizzazione nera includono una maggiore resistenza all’usura e alla corrosione. Questa finitura garantisce che le parti in alluminio anodizzato non siano soggette a ruggine. Questo fenomeno è tipicamente causato dalla formazione di uno strato di ossido distruttivo che sfalda i metalli ferrosi. Quando sull’alluminio si forma uno strato di ossido, questo aderisce alla superficie metallica e impedisce l’ulteriore ossidazione del materiale di base.

Tuttavia, l’anodizzazione nera presenta anche ulteriori vantaggi specifici descritti di seguito:

  • Emissività del calore: I componenti in alluminio sono spesso tinti di nero per aumentarne l’emissività; le applicazioni possono includere dissipatori di calore e componenti di satelliti.
  • Nessun degassamento: Le parti anodizzate nere, se opportunamente sigillate dopo la tintura, non subiscono degassamento in caso di esposizione al vuoto. Questa mancanza di degassamento aiuta a proteggere le apparecchiature sensibili, in particolare le più sensibili come quelle spaziali.

Solidità del colore: Le parti anodizzate nere, soprattutto se tinte con sali inorganici o metallici, possiedono un’eccellente solidità del colore, il che significa che in genere manterranno il loro colore in caso di esposizione alla luce UV (ultravioletta).

Una torcia anodizzata nera
Una torcia anodizzata nera

Limiti dell’anodizzazione nera

Sebbene l’anodizzazione nera rappresenti un processo di finitura robusto con notevoli vantaggi, è importante riconoscerne i limiti intrinseci. Tralasciando la sua estetica nera elegante e le proprietà resistenti alla corrosione, alcuni vincoli modellano i confini della sua applicabilità.

  • Cricche superficiali: Se esposte a cicli termici, le parti anodizzate nere formeranno cricche nel rivestimento anodico. Queste crepe sono dovute principalmente alla differenza nei livelli di dilatazione termica del substrato e del rivestimento.
  • Materiali limitati: Non tutti i gradi d’alluminio possono essere anodizzati di nero. In generale, le serie di alluminio anodizzato più comunemente sono 5, 6 e 7, mentre la serie 6 è quella che viene più comunemente anodizzata.
  • Scolorimento: Se vengono utilizzati coloranti organici, le parti anodizzate nere saranno soggette a scolorimento poiché questi coloranti non sono adatti all’esposizione ai raggi UV.

Riepilogo

In conclusione, l’anodizzazione nera emerge come un processo versatile ed essenziale nel panorama manifatturiero. I suoi doppi vantaggi, ovvero una maggiore resistenza alla corrosione e una finitura nera estetica, lo rendono la scelta ideale in settori che vanno dall’aerospaziale alla robotica.

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