Al taller de fabricació de carcasses per a telèfons intel·ligents, pells d'avions i murs cortina d'edificis, un mirall llisplaca d'aluminies pot transformar en una "pell intel·ligent" resistent a les empremtes dactilars, a les ratllades i fins i tot a la decoloració després de sotmetre's a un processament misteriós. Aquesta és la màgia de la tecnologia de tractament de superfícies d'alumini: mitjançant mitjans físics, químics o biològics, es construeixen diverses "armadures moleculars" funcionals a la superfície de l'alumini, permetent que els metalls ordinaris irradiïn una vitalitat extraordinària.
Per què és necessari el tractament superficial?
Tot i que l'alumini és conegut com el "metall que mai s'oxida", les seves característiques naturals tenen tres grans inconvenients:
Propens a la corrosió: En ambients humits, l'alumini reacciona amb l'oxigen per formar una capa protectora d'òxid d'alumini, però els ambients àcids o alcalins poden danyar aquesta barrera natural.
Mala resistència al desgast: l'alumini pur té una duresa de només HV15-20 (l'acer té HV40-60) i és probable que es produeixin ratllades durant la fricció diària.
Limitacions estètiques: La superfície d'alumini sense tractar és opaca i no té brillantor, cosa que dificulta el compliment dels requisits de disseny d'alta gamma.
La tecnologia de tractament de superfícies té com a objectiu abordar aquests problemes formant un recobriment funcional de 0,1-500 μm a la superfície de l'alumini, dotant-lo de característiques com ara resistència a la corrosió, resistència al desgast i decoració. Més de 200 milions de tones d'alumini se sotmeten a un tractament superficial a tot el món cada any, creant un valor de producció de més de 300.000 milions de dòlars americans.
Anàlisi completa de les tecnologies principals de tractament de superfícies
Anodització: la màgia de l'electròlisi crea una "armadura"
Principi: Submergir el material d'alumini en un electròlit d'àcid sulfúric i generar una capa ceràmica d'alúmina de 10-200 μm a la superfície després d'electrificar-la.
Aspectes tècnics destacats
Formant una estructura de panal a microescala amb una duresa de fins a HV300 (augmentada en 15 vegades)
Es pot tenyir en més de 200 colors (com ara el blau degradat per a iPhone).
Resistència a la corrosió per polvorització de sal fins a 2000 hores (placa d'alumini ordinària només 500 hores).
Cas d'aplicació
Aeroespacial: el tractament anoditzat de la pell del fuselatge del Boeing 787 millora la resistència a l'envelliment per raigs UV en tres.
Mur cortina de l'edifici: panell compost Alucobond amb una pel·lícula anoditzada de 50 μm de gruix, amb una vida útil de més de 50 anys.
Galvanització: Integració transfronterera de recobriments metàl·lics
Principi: Per deposició electroquímica, les capes de níquel, crom, estany i altres metalls es cobreixen a la superfície de l'alumini.
Avenç en la innovació:
Nanoelectrodeposició: el Japó desenvolupa recobriments ultrafins amb un gruix de només 1 μm per mantenir l'avantatge del substrat lleuger.
Galvanització composta: afegir partícules de diamant a la solució de galvanoplàstia per augmentar la duresa a HV1000.
Substitució ambiental: el procés de galvanoplàstia sense cianur redueix les emissions de metalls pesants en un 90%.
Escenaris d'aplicació
Components d'automoció: safata de bateria Tesla recoberta amb una capa de níquel, capaç de suportar temperatures elevades de fins a 800 ℃.
Productes electrònics: carcassa de MacBook recoberta amb una capa de coure, conductivitat tèrmica millorada en un 40%.
Oxidació per microarc (MAO): un "forn atòmic" per a recobriments ceràmics
Principi tècnic: Sota un camp elèctric d'alta tensió, es genera una descàrrega de plasma a la superfície de l'alumini, formant una capa ceràmica de 10-200 μm.
Avantatges de rendiment:
Resistència al desgast: La taxa de desgast és tan baixa com 5 × 10⁻⁷ mm³/N·m (1/5 d'anoditzat).
Rendiment d'aïllament: tensió de ruptura fins a 2000V/mm (10 vegades superior a la de l'acer).
Biocompatibilitat: mèdicament certificada per al seu ús en implantació d'articulacions artificials.
Aplicacions frontereres:
Equipament mèdic: els instruments quirúrgics alemanys B Braun estan recoberts amb MAO a la superfície, amb una taxa antibacteriana del 99,9%.
Aïllament de naus espacials: La NASA va desenvolupar una capa ceràmica composta d'Al₂O∝-TiO₂, resistent a temperatures de fins a 2000 ℃.
Pel·lícula de conversió química: l'"escut invisible" per a la fabricació verda
Característiques tècniques: No cal electricitat, genera una pel·lícula protectora en una solució a temperatura ambient.
Procés típic:
Conversió de cromat: excel·lent resistència a la corrosió, però el crom hexavalent és cancerigen (prohibit per la Unió Europea).
Conversió de cromat de fosfat: una solució alternativa sense crom i respectuosa amb el medi ambient, aplicada completament a la línia de producció de Ford.
Tractament amb silà: la substitució de les sals metàl·liques per molècules d'organosilà redueix els costos de tractament d'aigües residuals en un 70%.
Nova revolució tecnològica disruptiva
Recobriment nano: protecció de precisió a nivell molecular
El recobriment "biomimètic amb efecte fulla de lotus" desenvolupat per la Universitat de Harvard té un angle de contacte de 160 graus i les gotes d'aigua roden automàticament.El recobriment nanoceràmic BASF d'Alemanya, amb un gruix de 200 nm, pot resistir l'impacte de sorra i grava.
Revestiment autoregeneratiu: l'"autoregeneració" dels materials
Kansai Coatings, al Japó, ha desenvolupat un sistema d'autocuració de microcàpsules que allibera agents de reparació a les zones de ratllades, permetent una restauració de 24 hores.
L'Institut de Ciència i Tecnologia de Materials de Hefei, de l'Acadèmia Xinesa de les Ciències, ha desenvolupat un recobriment tèrmicament sensible que es repara automàticament en exposar-se a la calor.
Revestiment intel·ligent que canvia de color: una superfície que pot "pensar"
Vidre electrocròmic Gentex d'Israel, amb transmitància de llum ajustada per voltatge (1% -80%)
La tecnologia de tinta electrònica de Merck, d'Alemanya, aconsegueix la commutació dinàmica dels patrons superficials de les plaques d'alumini.
Panorama d'aplicacions industrials
Electrònica de consum: una mostra d'artesania de precisió
El marc de la sèrie Huawei Mate adopta un recobriment PVD + oxidació per microarc, amb un gruix de només 0,6 mm.La carcassa del Samsung Galaxy S24 Ultra utilitza una pel·lícula de carboni semblant al diamant (DLC) amb una duresa de HV900.
Vehicles de nova energia: equilibri entre lleugeresa i seguretat
La safata de bateria BYD blade adopta un recobriment de resina epoxi + anodització, grau ignífug UL94 V-0
El blindatge del xassís del BMW iX està recobert amb silà ceràmic, que redueix el pes en un 30% i és resistent als impactes.
Mur cortina arquitectònic: expressió tecnològica de l'estètica urbana
Les parets exteriors del Burj Khalifa de Dubai estan recobertes de fluorocarboni, amb una resistència a les inclemències del temps de fins a 50 anys.
La corona de la torre de l'edifici central de Xangai utilitza un recobriment autolimpiant de fotocatàlisi per eliminar la pols després del rentat per la pluja.
Tendències i reptes futurs
Transformació de la fabricació verda
Agent de conversió biobasat: ús d'extractes de plantes per substituir els productes químics tradicionals
Tractament de plasma a baixa temperatura: consum d'energia reduït en un 50%, sense abocament d'aigües residuals.
Integració multifuncional
Recerca i desenvolupament d'un recobriment tres en un superhidròfob, antibacterià i conductor
Recobriment electrònic estirable: manté la conductivitat fins i tot amb una taxa d'estirament del 300%.
Desenvolupament intel·ligent
Recobriment integrat amb sensors: Monitorització en temps real de l'estat del material.
Revestiment que canvia de color sensible a la llum: ajusta automàticament la profunditat del color segons la intensitat dels raigs UV.
Data de publicació: 09 d'abril de 2025