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/lpH 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/ liones 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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