Modelo predictivo del espesor de la capa de óxido y microdureza en aluminio Al3003-B14 y Al6063-T6 anodizado usando análisis multifactorial

Oxide film thickness and microhardness prediction model of Al3003-B14 and Al6063-T6 anodized aluminum using multifactorial analysis

En esta investigación se modela a partir de los parámetros del proceso el espesor de la capa de óxidoy la microdureza de los aluminios Al3003 y Al6063 anodizados. Para ello se realizaron estudios de lamicrodureza y espesor de capa de la superficie anodizada, utilizando técnicas de análisis multifactorial ydiseño robusto. Se establecieron los siguientes niveles de los parámetros del proceso: temperatura [15 °C,25 °C], tiempo [30 min; 60 min], concentración de electrolito [1,2 M; 2 M], densidad de corriente [1Amp/dm2; 3 Amp/dm2], aluminio [Al3003, Al6063] y como variable de ruido, la deformación plástica [0%,10%, 20%, 30%]. Se propuso un diseño fraccionado 27-2 mixto, con el cual se realizaron un total de 48pruebas usando soluciones electrolíticas de ácido sulfúrico. La medición de microdureza se realizó conun indentador Vickers con carga de 400 g; el espesor de la capa de óxido se captó mediante microscopiaelectrónica. A los resultados se les realizó un análisis de varianza (ANOVA), para determinar los factoressignificativos y la robustez de los efectos. Se encontraron resultados de microdureza [HV] [85,74-308,87];y espesor de óxido [µm] [12,82- 94,69]. Finalmente se muestran los modelos de predicción de cada unade las respuestas en función de los factores significativos; estas ecuaciones permitirán seleccionar lamicrodureza y espesor de la capa de óxido para cumplir los requerimientos de un producto particularmediante una selección apropiada de los parámetros del proceso.

INTRODUCCIÓN

El anodizado es un proceso de oxidación por conversión, en el que la superficie de la pieza se convierte en una capa dura y porosa de óxido. Esta capa es permanente e integral con el metal base original y protege la pieza, parte o componente de aluminio, contra los agentes atmosféricos de oxidación y corrosión; genera resistencia a la abrasión y desgaste, además se puede pigmentar, y carece de toxicidad tanto en medicina como en la industria alimentaria [1-4]. El anodizado fue desarrollado para tratar el aluminio, el cual tiene características y propiedades mecánicas, físicas y químicas que lo hacen una opción de selección muy adecuada para fabricar productos con determinados requerimientos de diseño. No obstante, muchas de estas características se podrían mejorar a través de un proceso de acabado superficial de anodizado. En Venezuela, país donde se estiman 200 millones de toneladas métricas de bauxita que se pueden transformar a alúmina, materia prima del aluminio, los principales aluminios producidos son el aluminio Al3003 y el Al6063, Tabla 1. Sin embargo, en estos aluminios no se tienen referencias de combinaciones específicas en parámetros del proceso que se puedan relacionar con cambios en las características contra la corrosión o el desgaste. Igualmente, no se tienen referencias del efecto de la deformación plástica en frío en una etapa previa al proceso de anodizado y su influencia sobre la calidad del mismo.