El cromado es un proceso electroquímico que consiste en aplicar una fina capa de cromo sobre la superficie de una pieza sumergiéndola en un electrolito y haciendo pasar una corriente. Esto se realiza para mejorar las propiedades físicas y mecánicas del sustrato, haciéndolo más duradero y resistente a la corrosión. Además, el cromado proporciona un acabado visualmente atractivo a los componentes, lo que lo hace ideal también para fines decorativos. Por ello, se utiliza ampliamente tanto en el campo de la decoración como en el de la ingeniería para fabricar componentes mecánicamente eficientes en las industrias aeroespacial y automotriz.
Historia del cromado
El cromado se desarrolló en la década de 1920, cuando se utilizó con éxito para recubrir acero. A mediados del siglo XX, el cromado era un símbolo del diseño moderno, especialmente en la industria automotriz. Sin embargo, la preocupación ambiental por el cromo hexavalente, tóxico, resultó en regulaciones más estrictas en la década de 20. Posteriormente, los investigadores optaron por alternativas trivalentes más seguras y el auge de las tecnologías sin cromo.
Proceso de cromado
Preparación de la superficie
Antes de realizar cualquier recubrimiento, la superficie del sustrato se prepara adecuadamente para asegurar una buena adhesión de la capa de cromo. Esto suele incluir:
- Desengrasante para eliminar aceites y contaminantes.
- Limpieza abrasiva (por ejemplo, chorro de arena) para eliminar óxidos o recubrimientos anteriores
- Decapado en ácido para eliminar las incrustaciones o el óxido de la superficie.
- Enjuagar bien entre cada paso.
Activación
Después de limpiar la superficie, la pieza se activa sumergiéndola en una solución ácida (39.6 ml/L H₂SO₄) a temperatura ambiente durante aproximadamente medio minuto.
Proceso de galvanoplastia
En este caso, la pieza se sumerge en el electrolito y una corriente eléctrica provoca una reacción redox. Como resultado, una fina capa adherente de cromo metálico se deposita sobre la superficie de la pieza. Esta actúa como cátodo, y el baño de galvanoplastia contiene iones de cromo derivados de sales de cromo hexavalente (Cr⁶⁺) o trivalente (Cr³⁺). La reacción básica es la siguiente:
Para cromado trivalente: Cr³⁺ + 3 e⁻ → Cr (metal)
Para el cromado hexavalente: Cr₂O₇²⁻ + 14 H⁺ + 6 e⁻ → 2 Cr (metal) + 7 H₂O
Postoperatorio
Una vez realizado el cromado fino y denso, el componente se somete a algunos tratamientos posteriores según los requisitos:
- La pieza de trabajo se enjuaga con agua desionizada para eliminar los productos químicos residuales.
- Se puede realizar pasivación para mejorar la resistencia a la corrosión.
Parámetros del proceso de cromado
| Tipo | Densidad de corriente (A/dm²) | Temperatura (° C) | Concentración de Cr (g/L) | pH |
|---|---|---|---|---|
| Decorativo (hexavalente) | 7.5-17.5 | ~ 40 | 250–300 (CrO₃) | <1 |
| Cromo duro (hexavalente) | 30-60 | ~ 50 | 250–500 (CrO₃) | <1 |
| Cromo trivalente | 5-16 | 20-50 | 4–25 (Cr³⁺) | 2-4 |
Diferentes métodos de cromado
Existen dos métodos básicos de cromado, dependiendo de la composición del baño: cromado trivalente y cromado hexavalente.
Cromado trivalente (Cr³⁺)
Utiliza cromo en estado de oxidación +3, típicamente sulfato o cloruro de cromo, complejado con ácidos orgánicos. El cromado trivalente ofrece:
- La toxicidad del cromo trivalente es baja, sólo 1/100 de la del cromo hexavalente, y no se produce niebla de ácido crómico hexavalente.
- Provoca menos contaminación al medio ambiente y las aguas residuales son fáciles de tratar.
- La eficiencia actual de la solución de recubrimiento es alta, hasta un 25%.
- El proceso de galvanoplastia se puede realizar a temperatura ambiente sin calentamiento.
- La resistencia de unión de la capa de cromado no se verá afectada por la interrupción de la corriente durante el proceso de galvanoplastia.
- Cumple con las regulaciones ambientales (por ejemplo, RoHS, REACH)
- Espesor de recubrimiento más uniforme de 0.13 a 25 µm
- Acabado estético y de alta calidad.
Composición del baño:Sulfato o cloruro de cromo, agentes complejantes como glicina y ácido fórmico, agentes humectantes y sales de conductividad.
Cromado hexavalente (Cr⁶⁺)
Es el método tradicional de cromado, que utiliza ácido crómico (CrO₃) y ácido sulfúrico (H₂SO₄). Produce el clásico acabado cromado brillante y de efecto espejo, y se sigue utilizando ampliamente para aplicaciones de cromo duro y decorativas. Proporciona a los componentes alta dureza y resistencia al desgaste, así como buena resistencia a la corrosión. Se utiliza ampliamente en las industrias automotriz, aeroespacial y de herramientas.
Composición del baño: Ácido crómico (CrO₃), ácido sulfúrico (H₂SO₄) en proporción 100:1 y catalizadores de fluoruro para sistemas de catalizador mixto.
Cromado hexavalente vs. cromado trivalente
| Feature | Cromado trivalente | Recubrimiento de cromo hexavalente |
|---|---|---|
| Base química | Cromo (III) – Cr³⁺ | Cromo (VI) – Cr⁶⁺ |
| Apariencia de color | Azul grisáceo o plata ligeramente más oscura | Brillante, de color azul plateado como un espejo |
| Resistencia a la Corrosión | Comparable o superior a la pasivación | Excelente con depósitos más gruesos. |
| Dureza | 800–1000 alto voltaje | 850–1000 alto voltaje |
| Toxicidad | baja toxicidad | Altamente tóxico y cancerígeno. |
| Tratamiento de desechos | Más fácil y menos costoso | Complejo y costoso |
| Eficiencia de enchapado | Más alto (hasta un 25-30%) | Inferior (10-15%) |
| Aplicaciones | Automotriz, aeroespacial, decorativo | Ropa militar, aeroespacial e industrial |
| Costo | Costo operativo ligeramente más alto | Menor costo de los productos químicos, mayor costo de los residuos |
Tipos de cromado
Revestimiento de cromo decorativo
Como su nombre indica, se utiliza con fines decorativos porque proporciona una superficie brillante y reflectante con una característica neblina blanco azulada. Con un espesor típico de 0.13 a 1.3 μm, ofrece una resistencia moderada a la corrosión y al desgaste en comparación con el cromado de acabado duro. Por ello, se considera ideal para molduras de automóviles, accesorios domésticos y herrajes.
Revestimiento de cromo duro
El cromado duro puede alcanzar una dureza de HRB68 a 72 y se utiliza para aumentar la durabilidad, la resistencia al desgaste y la corrosión de las piezas mecánicas. La capa de cromo suele tener entre 10 y 500 μm, pero capas superiores a 250 micrómetros pueden agrietarse y debilitar el metal subyacente. Este tipo de cromado se utiliza en bielas hidráulicas, componentes de motores y rodillos de impresión.
Cromado negro:
Se realiza modificando la composición química del baño, generalmente cromo trivalente combinado con otras sales metálicas como níquel o cobalto. El cromado negro ofrece un acabado oscuro, de satinado a mate, con una resistencia moderada a la corrosión y al desgaste, además de un atractivo estético. Por ello, se utiliza a menudo en óptica, paneles solares, industria aeroespacial y acabados de automóviles de lujo.
¿Qué materiales se pueden cromar?
Rieles:
Acero y sus aleaciones: Son bases ampliamente utilizadas y buenas tanto para cromo decorativo como para cromo duro.
Latón: El latón cromado se utiliza comúnmente en accesorios de plomería y artículos decorativos.
Cobre: Se utiliza como capa base para proporcionar una mejor adherencia y apariencia.
Aluminio: Se puede cromar pero necesita un tratamiento previo especial para garantizar una adhesión adecuada.
Plásticos
Se puede hacer, pero se hace mediante un proceso de dos pasos:
- El recubrimiento químico químico generalmente utiliza níquel para hacer que la superficie sea conductora.
- Electrochapado para aplicar el acabado cromado.
¿Para qué se utiliza el cromado?
Se utiliza principalmente en piezas como pistones, bielas hidráulicas, moldes, matrices y componentes de motor para reducir la fricción y prolongar su vida útil. A continuación, se detallan sus usos adicionales:
Piezas de metal sinterizado
El cromado mejora la resistencia a la corrosión y el acabado de la superficie de piezas de metal sinterizadoSin embargo, debido a los huecos internos en estas piezas, si se galvanizan directamente, la solución de recubrimiento puede permanecer en el interior, provocando corrosión. Por lo tanto, es esencial rellenar primero los poros internos. Las técnicas comunes de densificación y sellado para piezas sinterizadas incluyen impregnación de resina y infiltración de cobre.
Restauración de piezas desgastadas
Las capas gruesas de cromo pueden reconstruir tolerancias dimensionales en piezas mecánicas desgastadas.
Superficies de baja fricción
Por su suavidad y durabilidad es ideal para deslizar piezas o sellar superficies.
Automóvil
El cromado presenta una superficie brillante y fácil de limpiar que mejora la resistencia a la corrosión y se utiliza comúnmente en piezas de automóviles.
Por ejemplo, el cromado de las varillas de los pistones de los amortiguadores aumenta la dureza de la superficie, mejora la resistencia al desgaste y prolonga la vida útil.