viernes, 15 de marzo de 2013

LOS PROCESOS DE ANODIZADO -- parte 2





El Cadmiado


El cadmio se utiliza para la protección de aleaciones de acero, aluminio o titanio.
Este tipo de recubrimiento es más resistente que el de cinc, pero debido a su toxicidad se ha restringido en algunos usos.

Los electrolitos pueden estar formados por:


1- En base cianuro

NaOH 20 g/l
NaCN 120 g/l
Cadmio 20-30 g/l
temperatura 25-35ºC


2- En base fluoroborato

fluoroborato de cadmio 250 g/l
fluoroborato de amonio 60 g/l
ácido bórico 25 g/l
temperatura 20-35ºC


3- En base sulfato

sulfato de cadmio 52-85 g/l
ácido sulfúrico 50-120 g
temperatura 18-30ºC


4- En base cloruro

cloruro de cadmio 114 g/l
cloruro de amonio 112 g/l
complejantes (EDTA, NTA) 180 g/l





Niquelado


En el sector de tratamiento de superficies se llevan a cabo un gran número de acabados anticorrosivos y decorativos.
En gran parte de ellos, previo al acabado final, se proporciona una subcapa de níquel que favorece la resistencia a la corrosión y la posterior electrodeposición del metal que ofrecerá el acabado final.
El niquelado se utiliza normalmente como subcapa para tratar hierro, aluminio y sus aleaciones, latón, cobre, cinc y sus aleaciones.






En el siguiente esquema se resumen los principales baños de subcapas y acabados:






                                Niquelado

Cromado   Latonado   Plateado   Dorado   Estañado



A continuación se detalla la formulación básica de un baño de níquel.

Este baño es denominado Níquel Watts:


PRODUCTO CONCENTRACIÓN

sulfato de níquel 7·H2O 90-375 g/l
cloruro de níquel 6·H2O 200-100 g/l
ácido bórico 30-45 g/l

Las condiciones de trabajo requeridas son las siguientes:

temperatura 50-65 ºC
densidad de corriente 1-8 Amp/dm2
pH 3,5-4,5
tensión 1-15 V

Este tipo de baño opera sin aditivos, aunque en ocasiones se adicionan agentes humectantes para reducir la generación de burbujas de aire en la superficie del baño.

Sin embargo, en este baño pueden añadirse aditivos orgánicos que modifiquen la estructura del níquel y, por lo tanto la apariencia final (brillante, semi-brillante, satinado).


También encontramos otro tipo de baño similar a la composición indicada en la tabla anterior, exento de cloruro de níquel. 

Este tipo de formulación se utiliza en aquellos casos
en los que se debe depositar níquel, con la ayuda de ánodos, en grandes e inaccesibles cavidades que presenta la pieza a recubrir.
Otro tipo de baños utilizados en el proceso de niquelado, son los siguientes:








Níquel Wood


La composición del baño es la siguiente:



Cloruro de níquel             6·H2O 240 g/l
ácido clorhídrico              125 ml / l

temperatura                    20-30ºC ºC

soluciones basadas en níquel fluoroborato


Fluoborato de níquel       300 g/l
Ácido bórico                     30 g/l



níquel-hierro (industria electrónica y como acabado decorativo), necesita aditivos para estabilizar el hierro en el baño y prevenir la oxidación el mismo:



Sulfato de níquel            100-300 g/l
Cloruro de níquel             50-80 g/l
Ácido bórico                    35-45 g/l
Sulfato ferroso --
Estabilizador de hierro --
Aditivos --

cinc-níquel, cada vez más utilizado puesto que incrementa hasta 10 veces la
protección a la corrosión que aportar el cinc puro:


Base alcalina:

Óxido de cinc            8-12 g/l
Hidróxido sódico     120-150 g/l
Níquel                      1-1.5 g/l
Carbonato sódico     10-70 g/l



Aditivos                         Sí
Temperatura                 25-29 oC
Densidad de corriente   1-5 A/dm2






Base ácida:



Cloruro de cinc            95-145 g/l
Cloruro de níquel        130-190 g/l
Cloruro potásico          210-260 g/l
Ácido bórico                 15-25 g/l
Aditivos                         Sí
pH                               5.3-5.5
Temperatura                35-37oC
Densidad de corriente  2-4 A/dm2


Electroconformado.


El electroconformado es la producción o reproducción de piezas por electrodeposición sobre un mandril o modelo que es posteriormente separado. 

Este proceso se utiliza mayoritariamente, en la fabricación de discos compactos, DVD’s, hologramas y en
cilindros de impresión.


Las soluciones de estos baños se basan en:



sulfamato de níquel               350-600 g / l
ácido bórico                            35-45 g / l
Cloruro o bromuro de níquel      1-15 g / l

Estas soluciones normalmente trabajan a temperaturas y pH similares a las anteriormente expuestas, aunque en casos en que se utilicen altas concentraciones de sulfamato de níquel las condiciones son las siguientes:


temperatura                          70 ºC
densidad de corriente            35 Amp/dm2

En este caso los baños tampoco usan aditivos, tan solo agentes humectantes. 

Sin embargo se pueden adicionar componentes orgánicos (naftaleno, sacarina, ácido tri-sulfónico) para
mejorar la deposición.






Cobreado


Los tipos de cobreados que pueden encontrarse son:
cobre cianurado. 

En el caso del cobre cianurado, los baños deben estar a bajas temperaturas para prevenir cementaciones espontáneas del cobre o una pobre adhesión del metal. 







Este tipo de baños se basan en:

cianuro de cobre    15-42 g/l
cianuro de sodio     24-52 g/l
carbonato sódico    15 g/l
hidróxido sódico control pH


Para este tipo de baño se pueden obtener grosores de entre 2-3 μm.


Las condiciones de trabajo:


temperatura                 30-65 ºC
densidad de corriente   1-1,5 Amp/dm2
pH                                10-12,6
ánodos Cobre electrolítico y acero



Para grosores de entre 6-8 μm se utiliza:

cianuro de cobre               25-50 g/l
cianuro potasio                 50-100 g/l
hidróxido potásico              7.5-15 g/l

Este tipo de baño está más extendido cuando el cobreado se lleva a cabo mediante tambor.


Otro tipo de baño utilizado para el cobreado con cianuro es:

Baños basados en cianuro de cobre (40-60 g/l) y cianuro de sodio o potasio con tartrato de sodio y potasio
En este tipo de baños se puede generar carbonato de potasio; cuando las concentraciones de éste superan los 90g/l el proceso de deposición de cobre sobre las
piezas puede verse afectado produciéndose aspereza en las mismas y una reducción drástica del rendimiento.


Cobre alcalino exento de cianuros


Es una subcapa para baños de níquel brillante y cromo.
El baño de cobre alcalino exento de cianuro presenta la siguiente composición:



pirofosfato de cobre         345,0 g/l
hidróxido potásico             18,0 g/l
amonio                               1 ml/l

Respecto a las condiciones de trabajo:


temperatura                      43-60 ºC
densidad de corriente         8,2-9,2
pH                                      1-7,5 Amp/dm2
ánodos Cobre electrolítico






Cobre ácido


Actualmente es el más utilizado debido a su capacidad de homogeneización (nivel de espesor).

El baño de cobre ácido presenta la siguiente composición:

sulfato de cobre         180-250 g/l
ácido sulfúrico              60-90 g/l
Cloruros                       60-120mg/l

Respecto a las condiciones de trabajo:


temperatura                 25-30 ºC
densidad de corriente   2-10 Amp/dm2
ánodos Cobre fosforoso


Otro baño, utilizado en fabricación de circuitos impresos, es el baño de cobre ácido con ácido fluobórico. 

Se trata de un proceso que puede ofrecer cualquier tipo de grosor a las piezas de todo metal que tenga una base de cobre.

La composición del baño es la siguiente:



fluoborato de cobre              225,0 g/l
ácido fluobórico control de pH



Las condiciones de trabajo:


pH                                    0,8-1,7
temperatura                     27-77 ºC
densidad de corriente        7,5-12,5 Amp/dm2
ánodos Cobre


Cobreado con pirofosfato


La composición del baño es la siguiente:



pirofosfato de cobre            110 g/l
pirofosfato de potasio         400 g/l
ácido cítrico                         10 g/l
amonio                                  3 g/l


Latonado y acabados en bronce


Latonado: Este tipo de recubrimiento se utiliza como acabado decorativo. 

La composición de los baños en este caso es:


cianuro de cobre                 8-15 g/l
cianuro de cinc                   5-30 g/l
cianuro de sodio                70-90 g/l
pH                                     10






Acabados en bronce: 


Se utilizan como recubrimientos decorativos, especialmente como sustituto del níquel para piezas de bisutería / joyería (níquel-free) para prevenir las
alergias, y siendo el recubrimiento en dos colores: bronce blanco o bronce amarillo.


La formulación de los baños es:



Estannato potásico                   5-20 g/l
Cianuro de cobre                    30-45 g/l
Cianuro de zinc                        6-10 g/l
Cianuro de potasio                  90-120 g/l

En este proceso, las condiciones de trabajo son:


temperatura                            30-50 ºC
pH                                            9,5-11,5
densidad de corriente               0,5-5 Amp/dm2
ánodos                              Cu-Zn 60-80% Cu, 20-40 % Zn

El plomo se utiliza en concentraciones bajas para aportar brillo. 

El uso del plomo en según que productos ha sido prohibido por recientes directivas.






Cromo decorativo, duro y negro.


El cromo hexavalente, por las características de su acabado (aspecto, dureza y resistencia a la corrosión) se utiliza tanto en el acabado de piezas decorativas (cromo brillante y cromo negro) como en el recubrimiento de piezas que necesitan una gran resistencia (cromo duro) y en algunos pasivados y decapados ácidos.
Una vez depositado, el cromo se reduce a su forma metálica perdiendo de esta manera su toxicidad.


cromo decorativo


En el caso del cromo decorativo (brillante), se recubre la pieza tras una primera capa de níquel, con cromo, que puede ser trivalente o hexavalente (0,1-0,4 μm).


La formulación para baños de cromo decorativo (hexavalente) es la siguiente:



Ácido crómico                80-400 g/ l
Ácido sulfúrico               0,8-4 g / l

Estos compuestos guardan una relación 100: 1


Las condiciones de trabajo son:


Temperatura                     40-50 ºC
densidad de corriente         5-55 Amp/dm2
ánodos insolubles                93% Pb, 7% Sn






La formulación para baños de cromo decorativo (trivalente):



cromo trivalente /sulfato o cloruro        20 g / l

Las condiciones de trabajo son:


Temperatura                          25-30 ºC
densidad de corriente             7,5-20 Amp/dm2
ánodos insolubles                    Grafito
PH                                           2.5-3.5



La dureza y protección contra la corrosión son menores que las obtenidas con el cromo hexavalente y, además el color del acabado es también muy diferente no aceptado como acabado decorativo.


cromo duro


El cromo duro se utiliza para aquellas piezas que requieren una gran resistencia mecánica (cilindros hidráulicos, amortiguadores, etc.) y se formula a través de cromo hexavalente.


El cromo duro presenta la siguiente formulación:



ácido crómico                180-350 g / l

UNO DE LOS SIGUIENTES CATALIZADORES
iones sulfato                   1,8-6 g/ l
iones sulfato – iones fluoruro <2% del contenido de ácido crómico
catalizador libre de fluoruros <2% del contenido de ácido crómico


cromo negro


Un caso específico del cromo decorativo es el cromo negro, utilizado como recubrimiento decorativo de piezas negras y que presenta la siguiente formulación:



ácido de cromo hexavalente               350-520 g / l
catalizadores (nitratos, fluoruros) ----

El tipo de catalizador y la temperatura de trabajo tienen una gran influencia en las propiedades físicas, químicas y mecánicas que adquirirá la pieza.


El catalizador es fundamental para la eficiencia del electrolito:


CATALIZADOR                            EFICIENCIA (%)
Iones sulfato                              15-20
Catalizador libre de fluoruros      25-27






Estañado


El estañado de piezas se utiliza en muchas aplicaciones debido a sus propiedades. 

Este tipo de recubrimiento no es tóxico, es dúctil, resistente a la corrosión y de fácil recubrimiento. 
Esto hace posible que piezas con formas complejas puedan ser perfectamente recubiertas.
La principal aplicación de este tipo de recubrimiento la encontramos en la industria de fabricación de envases para alimentación, bebidas y aerosoles así como en los circuitos impresos, componentes electrónicos y aparatos eléctricos, chasis, utensilios de cocina, etc.


Pueden utilizarse diferentes electrolitos como son:



Sulfato de estaño (ácido)               20-40 g/l
Fluoborato de estaño (ácido)         35-65 g/l
Estannato de sodio o potasio         15-56 g/l

Los baños simples de estaño contienen:



Sulfato de estaño              20-40 g/l
Ácido sulfúrico                100-150 g/l
Aditivos antioxidantes Variable






Los electrolitos libres de fluoroborato, actualmente, se basan en el ácido orgánico metanosulfónico. 

Tiene mejor estabilidad, baja concentración de lodos, mayor velocidad de deposición, mejores propiedades y estructura de las capas.


Metales preciosos: oro, plata, rodio, paladio, platino


Dentro del sector de tratamiento de superficies debemos tener en cuenta el recubrimiento de piezas con metales preciosos. 


Las piezas a tratar normalmente son de:

o latón          (aleación cobre (80%)-cinc (20%))
o peltre         (aleación estaño 90-100%)
o acero inoxidable


El esquema que sigue el proceso de recubrimiento con metales preciosos es el siguiente:


Desengrase químico
Desengrase por ultrasonidos
Baño de cobre alcalino
Baño de cobre ácido
Acabado ( oro, plata, rodio, paladio, platino)


Tras la limpieza de las piezas se procede a sumergirlas en un baño de cobre alcalino(cianurado o exento) el cual les proporciona una mayor adherencia, posteriormente se las sumerge en un baño de cobre ácido para conseguir brillo. 

Finalmente, se procede a facilitar el acabado deseado, que como ya se ha indicado puede ser de oro, plata, paladio, rodio o platino.







Plata


El recubrimiento con plata se utiliza mucho en cubertería (bandejas, etc.), así como joyería,
decoración etc. 

El recubrimiento plata-paladio cada vez más utilizado en sustitución del oro.
La formulación de los baños electrolíticos de plata se basa en:







plata (cianuro doble de plata y potasio) 30-65 g/l
cianuro potásico 100-160g/l
carbonato de potasio 15-20 g/l

Las condiciones de trabajo más utilizadas son las siguientes:


Temperatura 28-30ºC
densidad de corriente 1 Amp/dm2






Habitualmente, el proceso incorpora un prebaño de plata que es usado para dar una primera capa que mejorará la adhesión de las posteriores. 

Estas soluciones se basan en cianuro doble de plata y potasio a menor concentración que el baño correspondiente.


Oro


El recubrimiento con oro se utiliza en la fabricación de conectores, circuitos impresos, joyería, etc. 


La composición del baño es la siguiente:


Cianuro doble de oro y potasio 0,5-2 g/l
Fosfato disódico 10-20g/l
abrillantantes 1-5 g/l







Las condiciones de trabajo más utilizadas son las siguientes:


temperatura 50-70ºC
pH 11-12
Densidad de corriente 1 Amp/dm2
Ánodos Titanio platinizado,
acero inoxidable 18/8/2



En ocasiones contienen agentes tamponadores que mantienen el pH y otros metales como cobalto, níquel, hierro o indio que incrementan la resistencia y brillo del recubrimiento, así como el aporte de color a la pieza.
En ocasiones, el proceso incorpora un prebaño de oro que es usado para dar una primera capa que mejorará la adhesión de las posteriores. 

Estas soluciones se basan en cianuro doble de oro y potasio (1-2 g/l) a un pH 1.






Paladio


El recubrimiento con la aleación paladio-níquel (75-80% Pd/25-20% Ni) aporta dureza, ductilidad y resistencia a la corrosión.


La formulación del baño es:



dicloro tetraamina de paladio 4-20 g/l
sales amónicas






Las condiciones de trabajo más utilizadas son las siguientes:


Temperatura 30-55ºC
densidad de corriente 0,5-5 Amp/dm2
pH 7.5-8.5






Rodio


La deposición de capas de rodio muy finas sobre plata confiere a la pieza un color blanco y se utiliza para prevenir las manchas típicas en la plata.
Su dureza y propiedades de resistencia hacen que el rodiado se utilice en diferentes aplicaciones técnicas tales como: conectores, reflectores, etc.








La formulación del baño es:



sulfato o fosfato de rodio 2,5-20 g/l (*)
ácido sulfúrico 15-55 g/l


Las condiciones de trabajo más utilizadas son las siguientes:


temperatura 40ºC
densidad de corriente 0.5-2 Amp/dm2

A este tipo de baños suele añadirse selenio y sulfitos para prevenir la formación de grietas en las piezas.






Platino


El recubrimiento con platino se utiliza para propósitos decorativos, en aparatos eléctricos, en equipos de química industrial, etc.








La formulación del baño es:



Sulfato de dinitroplatino 5g/l

Las condiciones de trabajo más utilizadas son las siguientes:


Temperatura 40ºC
densidad de corriente 0.1-1 Amp/dm2
pH 2
ánodos insolubles Anodo de titanio platinizado o de platino.








Fernando Gatto
Kaia Joyas Uruguay


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