OBJETIVO PROYECTO PROCESO DE ANODIZADO DEL ALUMINIO PARA LA EDIFICACIÓN

Transcripción

1 Dra. Pilar Fagoaga Caridad Directora Tecnica I+D ALVAREZ-SCHAER,S.A 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 1

2 INCONVENIENTES SELLADOS CLÁSICOS Sellados de hidratación: ALTO COSTE ENERGETICO Temperatura 96º-100C Duración del baño(4-5 semanas) Altotiempodeproceso:3min/micra Fácil contaminación Emanación de vapores Aspecto decorativo: aparición de polvo Selladoenfríodeníquel:TOXICO YNOCIVOM.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 2

3 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 GARANTIZAR PROTECCION CONTRA LA CORROSION DEL ALUMINIO LÍNEA DE ANODIZADO CLÁSICA DESENGRASE ÁCIDO Fosfórico +aditivos ºC (5-25 min) MATIZADO ALCALINO Sosa caustica + aditivos 50-65ºC (15-25 min) NEUTRALIZADO ÁCIDO: Sulfúrico +aditivos Temp. ambiente (1 min) ANODIZADO 15 micras(mínimo) Sulfúrico % + aditivos 20 ºC Tiempo: min 1,5-2,0 A/dm2; V LÍNEA DE ANODIZADO CON SOL-GEL DESENGRASE ÁCIDO Fosfórico +aditivos ºC (5-25 min) MATIZADO ALCALINO Sosa caustica + aditivos 50-65ºC (15-25 min) NEUTRALIZADO ÁCIDO: Sulfúrico +aditivos Temp. ambiente (1 min) ANODIZADO 6-8 micras: Sulfúrico % + aditivos 20 ºC Tiempo : min 1,5-2,0 A/dm2; V SELLADO: Agua Desmineralizada + aditivos a ºC (3 min/micra) APLICACIÓN DEL SOL-GEL Secado 90º Tiempo : 20 min Asegurar el poder aislante y dieléctrico del anodizado 3

4 ENSAYOS - OBJETIVOS TECNICOS MUESTRAS ENSAYADAS SISTEMAS CLASICOS ANODIZADO Y SELLADO C. Anodizado 6 µm y sellado caliente Anodizado 15 µm y sellado caliente SISTEMA ANODIZADO + SELLADO 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) Pérdida espesor admitido : 2 micras Perdida espesor : 0 micras: SATISFACTORIO Perdida espesor : 0 micras : SATISFACTORIO Perdida espesor : 0 micras : SATISFACTORIO Perdida espesor > 2 micras : NO SATISFACTORIO, EN ISO 2360: Medida de espesores por método corrientes de Foucault 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) EN ISO 2813: Evaluación brillo (ángulo 60º) Objetivo : Calidad aspecto superficial-modificaciones Brillo : 26,5 % Brillo : 26,4 %: Brillo : 26,6%: Brillo: 97,6% : uniforme) Aspecto : SATISFACTORIO Aspecto : SATISFACTORIO Aspecto: SATISFACTORIO Aspecto NO SATISFACTORIO (exceso capa-no ENSAYOS OBJETIVOS TECNICOS : CALIDAD DE SELLADO MUESTRAS ENSAYADAS SISTEMAS CLASICOS ANODIZADO Y SELLADO C. Anodizado 6 micras y sellado caliente Anodizado 15 micras y sellado caliente SISTEMA ANODIZADO + SELLADO SOL-GEL An.6 micras y sellado solgel formula 1:D4 An.6 micras y sellado sol-gel formula2:s2 EN ISO 9227: 2012.Ensayo a la corrosión en cámara de niebla salino acética (1000 horas) :, EN ISO 2143: Estimación de pérdida de poder absorbente mediante ensayo de gota de colorante Valoración Intensidad gota : 0 a 5 Admitido : Intensidad gota 2 Gota 1 Gota 1 Gota 2 Gota 0 EN ISO 3210Evaluación calidad de sellado por medida de perdida masa después de la inmersión en solución fosfocrómica Admitido : Pérdida de masa 30 mg/dm2 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, 4

5 EVALUACION COSTES ENERGETICOS LUZ Carga Densidad Voltaje Tiempo trabajo rectific. Potencia Energia-hora Tarifa CONSUMO ELECTRICO 60m2 (600 dm2) 1,6 (Amp/dm2)=160A/m2 18V 1 Hora Watios=172,8Kw 172,8Kw-h 0,075 /Kw-h Micras Espesor anodizado : 0,31 x densidad (A/dm2 ) xtiempo(min) Proceso Tiempo Producción Dif.Coste eléctrico anodizado (min.) cargas/hora m2/carga m2/hora Kw-h/m2 /m2 6 micras ,576 0, micras ,44 0,108 2,5 veces menos coste para anodizar 6 micras EVALUACION COSTES ENERGETICOS GAS DIFERENCIA ENERGETICA ENTRE AMBOS PROCESOS : EN CONSUMO GAS PROCESO V(litros)/m2 Diferencia Energética entre procesos (35m3 para 2 cargas/h) Q=mxCesp.xΔT Anodizado 15µm con Sellado 3 min/micra ºC Kcal para montaje 6µm + sol-gel con Lavado 5 min totales 80ºC litros consumo en mantenimiento (ΔT =20ºC respecto al sellado clásico) Exceso consumo sellado clásico por ΔT =20ºC Secado Sol-gel Consumo Kcal/hora Potencia instalada horno El exceso de consumo del sellado clásico se horno 90ºC Kcal/hora consumo en mantenimiento contraresta con el consumo extra de secado en horno necesario para el SOL-GEL COSTE ENERGETICO GAS PARA AMBOS PROCESOS Proceso Producción consumo consumo COSTE cargas/hora m2/carga m2/hora mantenimiento Kw-h/m2 /m2 6 micras+solgel Kcal/hora 116,2 Kw-h 0,387 0, micras selladas ,968 0,023 (1 Kw=860Kcal) Coste gas Kw-h Potencia calorifica 9800 Kcal/m3 11,395 Kwh/m3 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 5

6 EVALUACION COSTES SELLADO COSTE SELLADO Proceso COSTE GAS COSTE ELECTRICO /m2 /m2 15 micras selladas caliente 0,023 0,108 6 micras+solgel D4 0,009 0,043 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0, micras selladas caliente 6 micras+solgel D4 COSTE ELECTRICO COSTE GAS CONCLUSIONES Se ha conseguido un proceso de protección contra la corrosión del aluminio con una Impedancia electrica superior a 10 6 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. 6

7 Alvarez Schaer, S.A. C/ Ferrol nº 15, Pol. Ind. Fuente del Jarro Paterna Valencia España Tel: (34) Fax: (34) Web: Alchem, S.A. de C.V. C/Luis cerón s/n, Nave 3 Los Reyes La Paz Estado de México Tel: (52) Fax: (52) alchem@alchem.mx Alsan Maroc, S.A.R.L.A.U. Zone Industrielle Mghougha Route Tetouan, Allée 3, Lot 81, Local 1 Tánger Marruecos Tel/Fax: (212) alsanmaroc@gmail.com 7