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Nano-structured Aluminium Oxide Coatings

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Piccoli fori per una maggiore protezione

L'anodizzazione di metalli quali l'alluminio (Al) produce un rivestimento protettivo di ossido di metallo che in questo caso è l'ossido di alluminio (Al2O3). Alcuni scienziati finanziati dall'UE hanno studiato la crescita controllata di pori nano-strutturati nei rivestimenti al fine di migliorare le prestazioni e aumentare la durata.

Tecnologie industriali

Il rivestimento Al2O3 è molto duro e non reattivo, il che consente di aumentare la durata e prevenire la corrosione. Lo strato di ossido di metallo è altamente poroso e facilita l'adesione dei successivi strati di verniciatura o sigillatura. Il mero controllo della formazione di pori e la geometria possono migliorare significativamente le prestazioni e la durata dell'alluminio anodizzato. Tale controllo su scala nanometrica non è possibile con gli attuali processi di anodizzazione industriale. Alcuni scienziati finanziati dall'UE stanno lavorando al progetto NANOCOAT ("Nano-structured aluminium oxide coatings") e hanno studiato il processo di nano-strutturazione necessario per le applicazioni su larga scala. I ricercatori hanno studiato i materiali e i parametri del processo di anodizzazione di Al puro, leghe di Al e Al con inclusioni. Gli scienziati hanno ottenuto una struttura ben ordinata sull'Al puro e su alcune leghe di Al (quelle ad alto contenuto di rame sono più problematiche). Per modellare il sistema di circolazione per l'anodizzazione al fine di ottimizzare i parametri per il sistema prototipale e di scala, sono stati utilizzati modelli fluidodinamici computazionali. I risultati a livello di laboratorio sono stati riprodotti in ambiente industriale per la prima dimostrazione di ossidazione nano-strutturata delle leghe di Al su scala industriale. Inoltre, la colorazione nera ottenuta senza aprire i pori è risultata uniforme in seguito a una procedura di doppia anodizzazione con micro-durezza costante dell'ossido. Per risolvere i problemi di produzione legati alla legislazione ambientale, è stata effettuata un'analisi semplificata del ciclo vita. Una completa valutazione tecnico-economica ha comparato il consumo energetico del processo NANOCOAT con quello dei processi di ossidazione convenzionali. Nonostante i livelli più elevati di consumo energetico e di spese in conto capitale rispetto ai processi convenzionali, questi nuovi rivestimenti sono adatti per applicazioni di ottica ad alte prestazioni, componenti aerospaziali e spaziali, e prodotti di consumo di alto valore. Il progetto NANOCOAT ha compiuto importanti progressi nel controllo della crescita di rivestimenti altamente organizzati in Al2O3 nano-strutturato, per migliorare le prestazioni e la durata. L'industria della finitura superficiale è dominata da piccole e medie imprese (PMI) che forniscono una vasta gamma di prodotti a numerose industrie di importanza strategica per l'economia dell'UE. La tecnologia del progetto avrà quindi un impatto importante sulla competitività delle PMI e dei loro clienti.

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