Dra. Pilar Fagoaga Caridad Directora Tecnica I+D ALVAREZ-SCHAER,S.A. 31-3-2015

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

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INCONVENIENTES SELLADOS CLÁSICOS


Sellados de hidratación: ALTO COSTE ENERGETICO
Temperatura ≥ 96º-100C
Duración del baño (4-5 semanas)
Alto tiempo de proceso : 3 min/micra
Fácil contaminación
Emanación de vapores
Aspecto decorativo: aparición de polvo
Sellado en frío de níquel : TOXICO Y NOCIVO M. 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

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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

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GARANTIZAR PROTECCION CONTRA LA CORROSION DEL ALUMINIO LÍNEA DE ANODIZADO CLÁSICA

LÍNEA DE ANODIZADO CON SOL-GEL

DESENGRASE ÁCIDO Fosfórico +aditivos 20-50 ºC (5-25 min)

DESENGRASE ÁCIDO Fosfórico +aditivos 20-50 ºC (5-25 min)

MATIZADO ALCALINO Sosa caustica + aditivos 50-65ºC (15-25 min)

MATIZADO ALCALINO Sosa caustica + aditivos 50-65ºC (15-25 min)

NEUTRALIZADO ÁCIDO: Sulfúrico +aditivos Temp. ambiente (1 min)

NEUTRALIZADO ÁCIDO: Sulfúrico +aditivos Temp. ambiente (1 min)

ANODIZADO 15 micras(mínimo) Sulfúrico 18-20 % + aditivos 20 ºC Tiempo: 35-40 min 1,5-2,0 A/dm2; 18-20 V

ANODIZADO 6-8 micras: Sulfúrico 18-20 % + aditivos 20 ºC Tiempo : 10-13 min 1,5-2,0 A/dm2; 18-20 V

SELLADO: Agua Desmineralizada + aditivos a 98-99 ºC (3 min/micra)

APLICACIÓN DEL SOL-GEL

Secado 90º Tiempo : 20 min

Asegurar el poder aislante y dieléctrico del anodizado

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ENSAYOS - OBJETIVOS TECNICOS
EN ISO 2360: Medida de espesores por método corrientes de Foucault


MUESTRAS ENSAYADAS  SISTEMAS CLASICOS ANODIZADO Y SELLADO C. Nº1 Nº2

Anodizado 6 µm y sellado caliente Anodizado 15 µm y sellado caliente

Nº1 Nº2 Nº3

 SISTEMA ANODIZADO + SELLADO SOL-GEL Nº3 Nº4

Nº4

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)

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)


EN ISO 2813: Evaluación brillo (ángulo 60º)

Objetivo : Calidad aspecto superficial-modificaciones

Pérdida espesor admitido : ≤ 2 micras , Nº1 Nº2 Nº3 Nº4

Perdida espesor : 0 micras: SATISFACTORIO Perdida espesor : 0 micras : SATISFACTORIO Perdida espesor : 0 micras : SATISFACTORIO Perdida espesor > 2 micras : NO SATISFACTORIO

Brillo : 26,5 % Brillo : 26,4 %: Brillo : 26,6%: Brillo: 97,6% :

Nº1 Nº2 Nº3 Nº4

Aspecto : SATISFACTORIO Aspecto : SATISFACTORIO Aspecto: SATISFACTORIO Aspecto NO SATISFACTORIO (exceso capa-no

uniforme)

ENSAYOS OBJETIVOS TECNICOS : CALIDAD DE SELLADO
EN ISO 2143: Estimación de pérdida de poder absorbente mediante ensayo de gota de colorante


MUESTRAS ENSAYADAS  SISTEMAS CLASICOS ANODIZADO Y SELLADO C. Nº1 Nº2

Valoración Intensidad gota : 0 a 5 Admitido : Intensidad gota ≤ 2

Anodizado 6 micras y sellado caliente Anodizado 15 micras y sellado caliente

Nº1

Nº2

Nº3

Nº4

 SISTEMA ANODIZADO + SELLADO SOL-GEL Nº3 Nº4

An.6 micras y sellado solgel formula 1:D4 An.6 micras y sellado sol-gel formula2:S2

Gota 1

Gota 1

Gota 0

Gota 2

,


EN ISO 9227: 2012. Ensayo a la corrosión en


EN ISO 3210 Evaluación calidad de sellado por medida

cámara de niebla salino acética (1000 horas) :

de perdida masa después de la inmersión en solución fosfocrómica

Nº1

Nº2

Nº3

Nº4

Admitido : Pérdida de masa ≤ 30 mg/dm2 Nº1 Nº2 Nº3

,

Nº4

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

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EVALUACION COSTES ENERGETICOS LUZ

CONSUMO ELECTRICO Carga

60m2 (600 dm2)

Densidad

1,6 (Amp/dm2)=160A/m2

Voltaje

18V

Tiempo trabajo rectific.

1 Hora

Potencia

172800Watios=172,8Kw

Energia-hora

172,8Kw-h

Tarifa

0,075€/Kw-h

Micras Espesor anodizado : 0,31 x densidad (A/dm2 ) xTiempo (min) Proceso

Tiempo

anodizado

(min.)

Dif.Coste eléctrico

Producción cargas/hora

6 micras

12

5

15 micras

30

2

m2/carga 60

m2/hora

Kw-h/m2

€/m2

300

0,576

0,043

120

1,44

0,108

2,5 veces menos coste para anodizar 6 micras

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EVALUACION COSTES ENERGETICOS GAS

DIFERENCIA ENERGETICA ENTRE AMBOS PROCESOS : EN CONSUMO GAS V(litros)/m2 Diferencia Energética entre procesos (35m3 para 2 cargas/h) Q=mxCesp.xΔT Anodizado 15µm con Sellado 3 min/micra 97-100ºC 700000 Kcal para montaje con Lavado 5 min totales 80ºC 100000 consumo en mantenimiento 35000 litros 6µm + sol-gel (ΔT =20ºC respecto al sellado clásico) Exceso consumo sellado clásico por ΔT =20ºC 140000 Kcal/hora Potencia instalada horno Consumo El exceso de consumo del sellado clásico se Secado Sol-gel horno 90ºC 100000 Kcal/hora consumo en mantenimiento contraresta con el consumo extra de secado en horno necesario para el SOL-GEL PROCESO

COSTE ENERGETICO GAS PARA AMBOS PROCESOS Proceso

Producción cargas/hora

6 micras+solgel

5

15 micras selladas

2

m2/carga 60

m2/hora 300

consumo

consumo

COSTE

mantenimiento

Kw-h/m2

€/m2

0,387

0,009

0,968

0,023

100000 Kcal/hora 116,2 Kw-h

120 (1 Kw=860Kcal)

Potencia calorifica

9800 Kcal/m3

11,395 Kwh/m3

Coste gas Kw-h 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

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EVALUACION COSTES SELLADO COSTE SELLADO COSTE GAS Proceso €/m2 15 micras selladas caliente 0,023 6 micras+solgel D4 0,009

COSTE ELECTRICO €/m2 0,108 0,043

0,14 0,12 0,1 0,08

COSTE ELECTRICO

0,06

COSTE GAS

0,04 0,02 0 15 micras selladas caliente

6 micras+solgel D4

CONCLUSIONES


Se ha conseguido un proceso de protección contra la corrosión del aluminio con una Impedancia electrica superior a 106


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.

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Alvarez Schaer, S.A. C/ Ferrol nº 15, Pol. Ind. Fuente del Jarro Paterna – Valencia – España Tel: (34) 96 134 30 33 – Fax: (34) 96 132 35 29 E-Mail: [email protected] Web:www.alsan.es

Alchem, S.A. de C.V. C/Luis cerón s/n, Nave 3 Los Reyes – La Paz – Estado de México Tel: (52) 55 26 32 44 54 – Fax: (52) 55 26 34 46 80 E-Mail: [email protected]

Alsan Maroc , S.A.R.L.A.U. Zone Industrielle Mghougha Route Tetouan, Allée 3, Lot 81, Local 1 Tánger – Marruecos Tel/Fax: (212) 600 01 64 06 E-Mail: [email protected]

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