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Diseño para recubrimiento metalizado
25.08.2022
En este artículo hablaremos sobre Diseño para Metalizado. Un artículo o pieza industrial no se diseña para ser recubierto con una capa metálica, ya sea mediante proceso electrolítico o mediante otro método. Una pieza industrial se diseña para realizar una función útil.
Una pieza correctamente diseñada, considerará como parte del diseño la resistencia a la corrosión, lubricidad, dureza, rugosidad, brillantez o cualquier otro aspecto funcional o estético que un proceso de acabado electrolítico al que se someta la pieza debe ofrecer.
El proceso de incluir estos aspectos dentro de las fases de diseño va de la mano con el diseño de la pieza en si, ya que no son aspectos que están separados de la funcionalidad de la misma. Diseñar una pieza considerando el recubrimiento electrolítico (Diseño para metalizado) es un aspecto intrínseco del proceso completo de diseño de la pieza.
Además de saber que es lo que la pieza debe hacer, el diseñador debe definir que tan fuerte o resistente debe ser, su dureza superficial, precisión de dimensiones, brillo, etc. Características todas ellas relacionadas a los parámetros que se definen para un proceso de recubrimiento electrolítico.
Esto requiere o precisa del conocimiento práctico y técnico relativo a las propiedades de los diversos recubrimientos metálicos, como funcionan, que se puede esperar de estos y en que casos son preferibles unos sobre otros. Esto además de poder definir con certeza que características del proceso de metalizado deben ser tomadas en cuenta, tal como propiedades del electrolito, temperatura de proceso, densidad de corriente mínima a aplicar, voltaje a aplicar, entre otras cosas, con el fin de obtener el grosor, dureza, acabado, etc. Definido para la pieza en la etapa de diseño.
En caso de no contarse con el conocimiento completo tanto de la electroquímica del recubrimiento como del proceso necesario, es preferible el apoyo de personal técnico que lo pueda resolver, tal como las empresas de servicios de metalizado electrolítico (galvanizadoras).
Antes, elegir un recubrimiento era relativamente sencillo ya que no habría muchas opciones para elegir. Si se requería resistencia a la corrosión, se elegía latón con recubrimiento superficial de niquel o bien acero recubierto con zinc o cadmio. De igual forma el uso del recubrimiento de cromo era común por la dureza del acabado y en algunos casos la posibilidad de lograr un acabado de espejo que resultó atractivo en muchas aplicaciones donde el aspecto estético era importante.
El acabado superficial con oro y plata siempre han tenido valor en productos decorativos u ornamentales.
A partir de la 2da Guerra Mundial, la tecnología del galvanizado o recubrimiento electrolítico experimentó un avance explosivo ya que se comenzó a utilizar como medio para mejorar no solo uno o dos aspectos superficiales de las piezas sino como medio para reforzar o mejorar significativamente las propiedades del metal base dando como resultado una pieza completa con propiedades superiores usando un recubrimiento adecuado.
Entre las características mejoradas de las piezas alcanzadas mediante procesos de galvanoplastia están los siguientes:
- Protección contra la corrosión: Cobre,
- Niquel y Cromo sobre acero, o bien
- Zinc o Cadmio sobre acero
- Apariencia: Cobre, Niquel y Cromo sobre acero
- Niquel y Oro sobre Latón
- Plata sobre Latón
- Dureza superior y resistencia al desgaste:
- Cromo en acero
- Baja resistencia eléctrica de contacto (mayor confiabilidad de contactos):
- Oro sobre latón o cobre
- Mejor solderabilidad:
- Estaño en latón
- Niquel electroless en acero
- Mejora del material base para otros acabados:
- Oro o Cromo sobre niquel
- Mejora de lubricidad bajo presión:
- Plata sobre bronce
- Reforzamiento de la base y mayor resistencia térmica
- Cobre, Niquel y Cromo sobre plásticos
Además de que constantemente se prueban y caracterizan procesos que combinan metales que mejoran o refuerzan algunas de estas características en los substratos base de acero, latón u otros materiales.
Mucha de la literatura que cubre el concepto de Diseño para Metalizado se centra en la forma de la pieza. Aunque resulta, como hemos visto, que este es un concepto que va mas allá de solo la forma de la pieza y que involucra conocimiento de electroquímica y de los detalles de los procesos con los que se alcanza un resultado particular con un revestimiento metálico.
Dentro de las recomendaciones típicas de Diseño para Metalizado considerando la forma de la pieza, encontradas en la literatura podemos numerar las siguientes:
- Evitar bordes afilados y ángulos rectos. Los bordes salientes o afilados provocan circulación de corriente extra y provocarán un mayor depósito de metal que en las otras áreas. De igual forma aquellos ángulos menores a 90 grados recibirán menor densidad de corriente y por tanto menor electrodepósito de metal. Se sugiere redondear los bordes afilados y los ángulos rectos en la medida de lo posible.
- Las perforaciones deben estar avellanadas, para evitar el mismo efecto de depósito mayor en los bordes de la perforación lo cual además puede provocar un problema de exceder las tolerancias dimensionales del agujero.
- Evitar hendiduras profundas. Esto tiene un efecto en la densidad de la corriente aplicada de forma no uniforme que provocará de igual forma un depósito desigual en la hendidura que será menor que en el resto de la pieza.
- Las piezas roscadas como los pernos o tornillos de máquina, considerar que puede llegar a acumularse al menos cuatro veces el espesor del revestimiento en el diámetro de paso (pitch diameter). Esto por lo efectos descritos en las formas y bordes con ángulos afilados. (ver imagen)
- Artículos con forma tubular pueden atrapar y sustraer líquido de la solución electrolítica si no se consideran agujeros de dren en el diseño.
- En el caso de las piezas metalizadas en rack, la pieza debe contener el elemento adecuado para facilitar el montaje en el rack (agujero, hendidura de montaje, argolla, etc.). La parte donde hace contacto eléctrico el rack (cátodo) con la pieza quedará por lo general poco recubierta por lo que esta debe estar en una parte no importante o incluso desprendible en la pieza.
- Los hoyos ciegos, bordes redondeados, costuras, grietas tienden a atrapar y sustraer solución por lo que deben tomarse medidas para disminuir esto.
- Evitar someter a un proceso de metalizado partes atornilladas ya que esto dejará áreas de la pieza sin metalizar y sujetas a corrosión durante su periodo operativo
- Evitar el metalizado de piezas con metales diferentes y/o disimilares. Los requerimientos de pre-tratamiento y post-tratamiento de proceso seguramente variarán y causará problemas posteriores.
Este artículo no pretende ser exhaustivo ya que no es el objetivo. Para saber mas, como todo, se debe investigar mas en la literatura existente sobre determinado tema y tener la posibilidad de probar en la práctica.
Uno de los aspectos críticos que resultan clave para poder asegurar un acabado uniforme considerando las recomendaciones de diseño para metalizado vistos en este artículo y que se pueden encontrar en múltiples textos relacionados con el tema, es la estabilidad que pueda brindar la fuente de alimentación. Un Rectificador especialmente diseñado para galvanoplastia o para su uso en procesos industriales de recubrimientos electrolíticos es sin duda la mejor alternativa que usted puede elegir para alcanzar los mejores resultados de productividad y calidad en su proceso.
En galvanoplastia, el resultado deseado requiere de un preciso control del acabado y del grosor/dureza del recubrimiento depositado. El control preciso en la entrega de cargas (amp-hr) es crítica en ambos casos en la mayoría de los procesos de recubrimiento electrolítico. Por eso, para su próximo proyecto lo invitamos a que considere el Rectificador para Galvanoplastia que mejor garantice esto y le lleve a usted al éxito. El equipo con el mejor respaldo y que le brinde la mejor relación costo-beneficio.
Un cargador de baterías, una fuente de laboratorio ó un acumulador automotriz no son la elección ideal. Lo ideal es un rectificador de corriente directa específicamente diseñado y manufacturado pensando en las necesidades de la industria galvanotécnica y que además cuente con el mejor respaldo técnico en su idioma y en su país.
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Nos vemos pronto.