Pregunta: Se va a decapar aluminio en ácido clorhídrico. El objetivo es obtener una estructura fina y técnica con una tolerancia de unos pocos micrómetros, necesaria en un proceso de recubrimiento posterior (no galvánico). El decapado en ácido clorhídrico es bastante atípico para el aluminio y, por tanto, no hemos encontrado nada al respecto en la bibliografía hasta ahora. Estamos especialmente interesados en saber qué inhibidores del decapado / sustancias interferentes se conocen. Por ejemplo, se conocen las concentraciones mínimas y máximas de Al para los procesos habituales de decapado con NaOH. ¿Hay algo parecido para los decapados con HCl? ¿Hasta qué punto podría ser sensible una superficie de aluminio decapada con HCl? Si las piezas se enjuagan y secan después del decapado y se almacenan sin más recubrimiento, ¿habrá alguna interacción con el aire? ¿Se forma una capa de óxido?
Desgraciadamente, no tenemos experiencia práctica al respecto y no encontramos mucho en la bibliografía. No obstante, nos esforzaremos por aportar algunas ideas e intentaremos abordar el tema desde distintos ángulos. A medida que aumente la concentración de Al, se producirá un efecto inhibidor que modificará el efecto óptico. No hemos podido encontrar información precisa al respecto, por lo que una serie de experimentos en un vaso de precipitados debería ser de ayuda. También es concebible que el cobre tenga un efecto perturbador incluso en pequeñas cantidades, e incluso hay procesos de decapado en los que se requiere sulfato de cobre, al menos para el aluminio puro (véase más arriba). El decapado del aluminio en ácido clorhídrico rara vez se utiliza, ya que produce estructuras irregulares. Es probable que éstas varíen mucho en función de la aleación y la carga del decapado. Por ello, recomendamos probar otros procesos que puedan conducir al mismo objetivo técnico pero ofrezcan una mayor fiabilidad del proceso.
Los procesos que se utilizaron original o principalmente con fines decorativos pueden ayudar en este caso. Existen varias opciones para el grabado decorativo. Un proceso químico para el grabado mate del aluminio pulido mecánicamente o de una aleación consiste en la inmersión en una solución de fluoruro de hidrógeno amónico al 5% a 50 °C. Para el aluminio puro, se añade 0,02 % de sulfato de cobre. Las piezas pulidas se limpian con disolvente orgánico y una solución desengrasante alcalina, se sumergen en ácido nítrico y, a continuación, se colocan en la solución de grabado. Tras el desarrollo inicial de hidrógeno, se forma una película de fluoruro de aluminio en la superficie y la reacción se detiene. Tras el aclarado, la película de fluoruro se elimina por inmersión en ácido nítrico al 50% y se forma una capa anodizada de 5 μm de espesor.
También existe el método siguiente:
105 g/L de fluoruro de amonio
56 g/L de ácido fluorhídrico
15 g/L de ácido nítrico
0,03 g/L de nitrato de plomo
Esto produce un brillo sedoso especialmente atractivo. Esta mezcla impide que los planos cristalinos queden al descubierto y aumenta el efecto de grabado. Sin embargo, está formada exclusivamente por componentes que hoy en día son indeseables por razones medioambientales. El mateado uniforme se consigue con un proceso electrolítico en el que la superficie se trata con corriente alterna en ácido nítrico o, preferiblemente, ácido clorhídrico. Debido a la adherencia de aluminio y cloruro de aluminio, la superficie mateada con ácido salino electrolítico tiene un aspecto gris claro y opaco. El revestimiento gris se incorpora a la capa durante la posterior oxidación anódica, por lo que el aspecto gris se mantiene de forma permanente. Sin embargo, también puede eliminarse mediante decapado o pulido químico antes del anodizado. Las piezas desengrasadas y ligeramente decapadas se sumergen en una solución de 3 a 20 g/L (óptimamente 5 g/L) de ácido clorhídrico o de 5 a 30 g/L (óptimamente 8 g/L) de ácido nítrico y se tratan a temperatura ambiente durante 4 a 15 minutos con corriente alterna (50 Hz) a 1,5 a 2,5 A/dm2. La tensión inicial de 15 V aumenta hasta aproximadamente 30 V al final del tratamiento. El proceso también se utiliza para acondicionar láminas litográficas y láminas offset, como fase previa para producir el denominado acabado flitter o para producir superficies de aluminio oxidadas anódicamente sobre las que se puede escribir de forma permanente con una birome (por ejemplo, para colgantes). El efecto flitter finish se caracteriza por una superficie brillante y granulada, que le confiere un aspecto brillante y muy vivo. Se consigue decapando primero en sosa cáustica, matizando después en un proceso de ácido clorhídrico de corriente alterna, seguido de pulido en un baño de pulido químico o electrolítico y anodizado mediante el proceso GS. La intensidad y la duración del proceso de mateado permiten obtener distintas variaciones.
La capa de óxido
La capa de óxido se formará como muy tarde durante el secado, la primera "capa" ya en el fregadero. Esta es la razón por la que se utilizan decapantes de zincato o decapantes de estanato para la galvanoplastia. Esta capa crecerá a lo largo del tiempo de almacenamiento, por lo que la velocidad depende principalmente de la temperatura, el estado de la superficie (especialmente la rugosidad) y la humedad. Esta capa de óxido natural es muy densa, pero sólo tiene unos pocos nanómetros de espesor. La estructura y el grosor de la capa varían en función del contenido de humedad del aire y de la composición del agua de contacto. En el aire, la capa crece a un ritmo de entre 1,5 y 2 nm al día hasta alcanzar unos 10 nm. Sigue creciendo bajo la influencia del clima, pero entonces ya no es transparente, sino de color blanco mate. Ya no es la boehmita transparente, sino hidrargilita o bayerita. En las aleaciones que contienen magnesio, la capa crece mucho más rápido a temperaturas más altas que en las aleaciones que no contienen magnesio. Los iones de magnesio se difunden hacia el exterior y forman una capa rica en MgO en la superficie. En aire húmedo, la capa crece de forma diferente que en aire seco. Entonces muestra una forma similar a las capas producidas técnicamente. Consta de dos estructuras diferentes. La capa inferior de barrera es amorfa y está formada por óxido de aluminio. La capa superior es porosa y está formada por óxido e hidróxido de aluminio. Debido a su porosidad, puede absorber partículas de suciedad, lo que le da un aspecto gris sucio (meteorización). Su grosor total es de 4-10 nm. Esto se añade al tema "Sensibilidad de la superficie". La doble capa también se forma en el agua. Dado que la resistencia del aluminio depende realmente de la resistencia de la capa pasiva, hay que tener en cuenta las propiedades físicas y químicas de los distintos óxidos, hidróxidos e hidróxidos de óxido del aluminio.
Unas palabras sobre las aleaciones: Históricamente, las aleaciones se desarrollaban más en función de su resistencia que de su capacidad oxidante. Como el aluminio es un metal blando, sus límites de aplicación se han ampliado considerablemente. La dureza se consigue mediante la adición de elementos de aleación (refuerzo por solución sólida) y el posterior endurecimiento por trabajo o tratamiento térmico (tratamiento de endurecimiento). Por tanto, las aleaciones se clasifican en endurecibles por envejecimiento y no endurecibles por envejecimiento (naturalmente duras; AlMgMn, AlMn, AlMg). El endurecimiento por precipitación se produce cuando los elementos de aleación, y en particular sus compuestos intermetálicos, se acumulan en pequeñas zonas. Esto provoca una falta de resistencia aislante de la capa de óxido en la superficie de la pieza. Esto significa que la capa de óxido también puede formarse de forma diferente con distintas aleaciones.
Dependiendo de los componentes de la aleación, esto puede afectar o afectará también al comportamiento de decapado/grabado. Además, hay fluctuaciones en la producción (es decir, antes de recibir las piezas) y, en su caso, impurezas adheridas a la superficie que se han difundido hacia dentro o hacia fuera. Para poder mantener una calidad elevada y constante -que está asociada a tolerancias muy ajustadas-, la microestructura debe ser lo más homogénea posible antes del proceso de decapado con HCl. La experiencia ha demostrado que esto sólo funciona si toda la cadena del proceso está armonizada y todas las empresas/personas implicadas son conscientes de su importancia. De lo contrario, es "mierda dentro, mierda fuera". Con tolerancias tan bajas como las suyas, probablemente dependerá también del equilibrio entre la concentración de HCl y la duración del tratamiento. Según nuestra experiencia, tendemos a reducir la concentración de las soluciones y a aumentar la duración del tratamiento, siempre que se pueda conseguir el mismo resultado. En el caso contrario (mayor concentración, menor tiempo), el problema es que cuanto más concentrada sea la solución de decapado, más importantes se vuelven los tiempos de transferencia (al fregadero) y la temperatura ambiente. Así que "la prisa hace la fuerza".
Bibliografía
[1] Recetas para la coloración de metales, O. P. Krämer / T. W. Jelinek, Eugen G. Leuze Verlag, ISBN 978-3-87480-232-1
