El enchapado se considera uno de los procesos de acabado superficial más utilizados en diversas industrias. El enchapado metálico se utiliza para aumentar la resistencia a la corrosión de los componentes, mejorar la soldabilidad, aumentar la dureza, reducir la fricción y mejorar la adhesión de la pintura. El enchapado no solo prolonga la vida útil de los componentes, sino que también les proporciona un acabado liso y elegante. Se utiliza en molduras, fijaciones y componentes mecánicos para mejorar su durabilidad y apariencia.
Contenido
¿Qué es el enchapado?
El recubrimiento generalmente se refiere al recubrimiento de una fina capa de metal sobre la superficie de otro material, que puede ser metálico o no metálico. El espesor del metal recubierto varía entre 1 y 50 μm para la galvanoplastia. Para ello, los componentes que se van a recubrir se sumergen en una solución electrolítica que contiene los iones del metal a recubrir. Generalmente, estas soluciones son acuosas, pero en ocasiones se pueden utilizar sales fundidas.
Los componentes actúan como cátodo y se utiliza un electrodo metálico. Al iniciarse la reacción, ya sea mediante la aplicación de corriente, como en la galvanoplastia, o sin corriente externa, como en la galvanoplastia sin corriente eléctrica, los iones metálicos de la solución comienzan a depositarse en la superficie de los componentes. Esto da como resultado una superficie lisa con mayor resistencia a la corrosión. La deposición de iones puede realizarse de dos maneras diferentes, según la técnica utilizada:
- Los iones metálicos quedan atrapados físicamente en poros microscópicos de una superficie, como en un enclavamiento mecánico.
- En el límite entre los materiales, las fuerzas de van der Waals ayudan a que las moléculas se adhieran o se extiendan por las superficies.
¿Qué es el proceso de enchapado?
A continuación se muestra un proceso de enchapado paso a paso:
Preparando la superficie
El primer paso del recubrimiento es asegurar la limpieza de la superficie de los componentes. Esta se limpia mediante un proceso de desengrasado y abrasión para eliminar cualquier residuo de suciedad o corrosión.
Activación de la superficie del componente
Ahora, la superficie de los componentes se trata con ácido o alguna solución química para asegurar su reactividad. Este paso garantiza que la superficie reaccione con los iones metálicos deseados.
Preparación de la solución de recubrimiento
Se considera uno de los pasos más importantes del recubrimiento, ya que incluye la preparación de una solución que contiene los iones metálicos que se aplicarán sobre la superficie. La elección de los componentes de la solución depende del tipo de recubrimiento requerido: cromado, rodio u oro.
Sumergirnos en la solución
Ahora, los componentes se sumergen en la solución y el procedimiento continúa según se trate de galvanoplastia o de galvanoplastia no electrolítica. En la galvanoplastia, se aplica una corriente externa, mientras que en la galvanoplastia no electrolítica, se produce una reacción autocatalítica para la deposición del metal sobre la superficie.
Postoperatorio
Tras finalizar el proceso de enchapado, los componentes se retiran de la solución y se enjuagan con agua para eliminar cualquier residuo químico de enchapado de la superficie. Los componentes se secan y se someten a un tratamiento posterior, como el pulido, para obtener un acabado brillante.
Métodos de enchapado
Galvanoplastia
En la galvanoplastia, se utiliza una fuente de alimentación de corriente continua (CC) para depositar una capa de metal sobre una superficie conductora. En este caso, el sustrato actúa como cátodo, atrayendo los iones metálicos de la solución. Los iones metálicos se reducen y se depositan como una fina película metálica. En la galvanoplastia,
Los metales galvanizados suelen incluir níquel, cromo, cobre, oro y plata. La deposición galvanizada se utiliza cuando se requiere un control preciso del espesor y la composición del material, como en la industria aeroespacial, la electrónica y los dispositivos médicos.
Tipos de galvanoplastia
Dependiendo del recubrimiento superficial requerido, la galvanoplastia se ha dividido en varios tipos, tales como:
- Chapado en oro
Es conocido por su excepcional conductividad y resistencia a la corrosión. El chapado en oro se aplica en la electrónica, la industria aeroespacial y los dispositivos médicos. El espesor del chapado en oro varía según la aplicación; por ejemplo, en la industria aeroespacial, su espesor es >2.5 µm.
- Plateado
Chapado en plata Se realiza cuando se requiere una alta conductividad eléctrica y térmica de la superficie. Se considera ideal para conectores e interruptores de radiofrecuencia (RF). En ocasiones, el plateado puede requerir tratamientos antideslustre debido a la formación de sulfuros en el aire.
- Niquelado
Niquelado Es conocido por su excelente resistencia al desgaste, dureza y protección contra la corrosión. Se aplica niquelado químico para un recubrimiento uniforme o níquel Watts para un acabado brillante y dúctil.
- Revestimiento de cromo
Los baños de cromo tradicionales se basan en electrolitos de cromo hexavalente. Estos baños depositan una capa de cromo metálico brillante y resistente al desgaste. Debido a que los compuestos de Cr⁶⁺ utilizados en los baños tradicionales... cromado Son altamente tóxicos y cancerígenos, por lo que la industria está optando por alternativas más seguras. Los sistemas de cromo trivalente (Cr³⁺) reducen los riesgos para la salud, a la vez que mantienen el brillo, la dureza y la durabilidad que se esperan del cromado.
- Recubrimiento de zinc y aleaciones de zinc
Cuando necesita una protección contra la corrosión de sacrificio rentable para el acero, existe galvanizadoOfrece ocho veces mejor resistencia a la corrosión y proporciona tanto acabado como resistencia a la corrosión.
- Revestimiento de cobre
El recubrimiento de cobre es bastante económico y versátil; encuentra su aplicación en la electrónica debido a su conductividad eléctrica y térmica superior. Enchapado de cobre También se utiliza como capa base para materiales como el níquel o el cromo.
- Baño de rodio
El baño de rodio se utiliza en joyería y productos electrónicos de alta gama porque proporciona un acabado brillante y una mayor resistencia al desgaste.
- Estañado
El estaño se utiliza ampliamente en aplicaciones electrónicas y alimentarias debido a su naturaleza no tóxica. Estañado Se puede realizar en acabados brillantes o mate.
Revestimiento electrolítico
El recubrimiento químico no electrolítico, también llamado recubrimiento autocatalítico, deposita metal a través de una reacción redox autosostenida, por lo que no se requiere corriente eléctrica externa.
El espesor típico del recubrimiento químico oscila entre 1 y 120 μm. Es más costoso y sensible al control del proceso que la galvanoplastia. Se prefiere cuando se requiere una cobertura uniforme y propiedades superficiales especializadas, como en el sector aeroespacial.
Revestimiento de inmersión
El recubrimiento por inmersión consiste en depositar una fina capa de metal sobre otras sustancias mediante una reacción de desplazamiento. Ofrece un proceso sencillo de acabado superficial, pero su uso está limitado a materiales específicos, como el oro o la plata. Se prefiere cuando se requieren recubrimientos finos y uniformes en piezas pequeñas o complejas.
Anodizado
El anodizado es un proceso de oxidación electroquímica que mejora la superficie de los metales. Se utiliza principalmente para recubrir una capa de aluminio mediante la formación de una capa de óxido duradera. El anodizado se aplica en diversos sectores industriales, como el aeroespacial, el arquitectónico y el automotriz.
Pulverización térmica
El recubrimiento por pulverización térmica comienza calentando el material a recubrir y propulsándolo sobre un sustrato para formar una barrera protectora gruesa. Se utiliza en entornos de alto desgaste, como turbinas, tuberías y motores. Sin embargo, el proceso puede ser costoso y producir superficies rugosas que pueden requerir acabado.
Inmersión caliente
En la inmersión en caliente, los componentes metálicos se sumergen en un baño de metal fundido para obtener un recubrimiento grueso. El proceso es rentable y ofrece protección, especialmente en exteriores. Sin embargo, la inmersión en caliente puede dar lugar a espesores desiguales en la superficie recubierta.
Deposición física de vapor (PVD)
En el PVD, el material se vaporiza en una cámara de vacío y luego se deposita en forma de una fina capa sobre el sustrato. Se utiliza comúnmente en aplicaciones automotrices, de herramientas y decorativas para acabados que requieren dureza, resistencia al desgaste y atractivo visual.
Deposición de vapor químico (CVD)
En la CVD, el recubrimiento sólido se deposita mediante la descomposición térmica de sustancias químicas vaporizadas en una cámara de reacción. Los recubrimientos obtenidos con este método son muy duraderos y uniformes. Una limitación de la CVD es que requiere altas temperaturas y costosas configuraciones, lo que puede limitar la compatibilidad del sustrato.
Recubrimiento por pulverización de plasma
La pulverización de plasma, como su nombre indica, utiliza un soplete de plasma ultracaliente para fundir materiales. Este material fundido se pulveriza sobre una superficie para formar una gruesa capa protectora. Esta técnica de recubrimiento se considera ideal para aplicaciones aeroespaciales, automotrices y biomédicas, especialmente donde la resistencia al calor y al desgaste son cruciales.
¿Qué tipo de material se puede revestir?
El enchapado se puede aplicar a una amplia gama de materiales, pero la eficacia del proceso depende de:
- La conductividad del material
- Propiedades de la superficie
- Compatibilidad con el método de enchapado.
Estos son los tipos de materiales chapados más comúnmente:
Metales (materiales conductores)
Estos son los sustratos más comunes para el enchapado, entre ellos se incluyen:
- El acero y el hierro suelen estar recubiertos de zinc.
- Aluminio niquelado o cromado.
- Cobre
- Latón y Bronce
- Titanio y acero inoxidable
No metales
Aunque los materiales no conductores no pueden galvanizarse directamente, sí pueden galvanizarse tras la activación superficial. Estos materiales incluyen:
- Plásticos
- Cerámica y Vidrio
- composites
- Materiales a base de grafito y carbono
Normas para el enchapado
A continuación se presentan los estándares comúnmente utilizados para el enchapado y su aplicación:
| Estándar | Enfócate | Uso típico |
|---|---|---|
| ASTM B633 | Galvanoplastia de zinc para protección contra la corrosión | Automoción, maquinaria, ferretería |
| ISO 4527, | Requisitos de recubrimiento de níquel y níquel químico | Electrónica, aeroespacial, herramientas |
| MIL-STD-1500 | Control de calidad del recubrimiento de piezas militares | Sistemas aeroespaciales y de defensa |
| RoHS | Restringe las sustancias peligrosas en los recubrimientos. | Electrónica, productos de consumo |
| NACE MR0175/ISO 15156 | Resistencia a la corrosión en ambientes ácidos | Petróleo y gas, componentes petroquímicos |
¿Para qué se utiliza el enchapado?
Mejorar la resistencia a la corrosión
El recubrimiento actúa como una barrera protectora que protege el metal base de la exposición a la humedad, el oxígeno, los productos químicos y otros elementos corrosivos. De esta manera, protege la superficie del componente de la corrosión.
Decorar objetos
El enchapado se usa ampliamente con fines decorativos para realzar la apariencia de los objetos metálicos. El plateado y el cromado se emplean en piezas de automóviles para darles un acabado atractivo y brillante.
Resistencia al desgaste
También mejora la resistencia al desgaste de la superficie de los componentes, reduciendo la frecuencia de reparaciones y reemplazos.
Aumentar la soldabilidad
Algunas superficies son difíciles de soldar debido a su composición química. Estas superficies se someten a un recubrimiento, lo que mejora su soldabilidad.
Fricción reducida
El cromado proporciona una superficie más lisa y rígida que reduce la fricción entre las piezas móviles. El cromado se aplica generalmente en cojinetes o engranajes para reducir el desgaste por fricción.
Conductividad alterada
El chapado también es útil para modificar las propiedades de conducción de las superficies de los componentes. Normalmente, el chapado en plata y oro proporciona una excelente conductividad eléctrica y resistencia a la corrosión.
Adherencia mejorada de la pintura
La superficie suele recubrirse con una capa de níquel o zinc para mejorar la adherencia de pinturas y recubrimientos. Estos metales proporcionan una superficie limpia y uniforme con fuertes propiedades de adhesión que facilitan la adhesión de la pintura.
Ventajas del enchapado
- El recubrimiento ofrece una excelente protección contra la corrosión, como el recubrimiento de zinc-níquel, que puede soportar hasta 720 horas de prueba de niebla salina.
- Proporcionan una excelente resistencia al desgaste, como el cromo duro que alcanza hasta 70 HRC.
- También mejora la conductividad eléctrica de la superficie, lo que se mejora al reducir la resistencia de contacto y las pérdidas de RF en aplicaciones de alta frecuencia.
- Proporciona una mayor vida útil de los componentes, especialmente en entornos hostiles.
Limitaciones del enchapado
- Algunos recubrimientos, como el acero de alta resistencia, pueden provocar fragilización por hidrógeno, lo que puede causar grietas bajo carga.
- El enchapado puede generar un recubrimiento desigual en geometrías complejas debido a las variaciones de densidad de corriente.
- Algunos procesos de galvanoplastia, como el cromo hexavalente, utilizan productos químicos tóxicos que son perjudiciales tanto para la salud humana como para el medio ambiente.
- El enchapado puede sufrir problemas de adhesión cuando la preparación de la superficie es deficiente o el uso de materiales de base es incompatible.