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Tipos de acabados galvánicos: Una guía completa

Clasificación por propiedades electroquímicas

La galvanoplastia puede dividirse en revestimientos anódicos y catódicos.

  1. Revestimientos anódicos

Los revestimientos anódicos son aquellos en los que el potencial del metal de revestimiento es inferior al del metal base. Algunos ejemplos son el cincado sobre acero, el cadmiado sobre productos de hierro en ambientes marinos y el estañado sobre productos de hierro en ambientes de ácidos orgánicos.

El rasgo característico de estos recubrimientos es que durante la formación de microceldas de corrosión, es decir, cuando se produce corrosión electroquímica, el metal de recubrimiento anódico se consume mientras que el metal base queda protegido.

Así, el metal de revestimiento (como el zinc o el cadmio, en relación con los productos de acero) se corroe primero, proporcionando protección electroquímica a las piezas de acero.

El grosor del revestimiento anódico influye decisivamente en su capacidad protectora.

  1. Revestimientos catódicos

Los revestimientos catódicos son aquellos en los que el potencial del metal de revestimiento es superior al del metal base. Algunos ejemplos son los revestimientos de cobre, níquel, cromo, oro y plata sobre piezas de acero. Los revestimientos catódicos protegen el metal base sólo cuando están intactos.

De lo contrario, una vez que se forman las microcélulas de corrosión, el metal base, que sirve de ánodo, se corroe primero desde dentro hacia fuera, acelerando el proceso de corrosión en lugar de proteger el metal base.

Por lo tanto, es especialmente importante que los revestimientos catódicos tengan un cierto espesor y un índice de porosidad lo más bajo posible.

El potencial de electrodo de los metales varía con el medio y las condiciones de trabajo, determinando si un revestimiento es anódico o catódico en función del medio y el entorno.

Por ejemplo, el zinc suele ser un revestimiento anódico para el hierro en condiciones normales, pero se vuelve catódico en agua caliente entre 70-80°C. Del mismo modo, el estaño suele ser catódico para el hierro, pero se vuelve anódico en medios ácidos orgánicos.

Clasificación por finalidad

Los revestimientos pueden dividirse en revestimientos protectores, revestimientos protectores-decorativos, revestimientos restauradores y revestimientos funcionales.

  1. Revestimientos protectores

Los revestimientos protectores evitan que el metal base se corroa en la atmósfera u otros entornos. Los recubrimientos de zinc, cadmio, estaño y aleaciones de zinc (zinc-hierro, zinc-cobalto, zinc-níquel) entran en esta categoría. El galvanizado se utiliza ampliamente para la protección en condiciones atmosféricas generales, y representa más de 50% de la producción de galvanoplastia.

El cadmiado se utiliza en atmósferas húmedas y marinas. El cadmio o las aleaciones de cadmio y estaño se eligen para la protección de elementos de fijación, como en la producción química, donde las juntas de alta presión son resistentes a la corrosión.

Los revestimientos de estaño son muy resistentes a los ácidos orgánicos, ofrecen una gran capacidad antioxidante y producen compuestos de corrosión inocuos, por lo que son muy utilizados en la industria alimentaria.

  1. Revestimientos protectores-decorativos

Los revestimientos que evitan la corrosión del metal base y son estéticamente agradables se denominan revestimientos protectores-decorativos. Algunos ejemplos son los revestimientos de cobre/níquel/cromo y níquel-hierro/cromo. Estos revestimientos no sólo deben resistir la corrosión, sino también ser decorativos.

Estos revestimientos suelen implicar el chapado de una "capa base" seguida de una "capa superficial" y, a veces, una "capa intermedia", porque es difícil encontrar un único revestimiento metálico que cumpla los requisitos de protección y decoración. Algunos metales de revestimiento, aunque son muy resistentes a la corrosión, no pueden mantener su brillo en determinadas condiciones.

Otros, aunque menos resistentes a la corrosión, pueden proporcionar un brillo duradero y resistencia al desgaste. Por tanto, el uso del revestimiento multicapa combina los puntos fuertes de los distintos revestimientos para compensar sus puntos débiles.

Por ejemplo, en los revestimientos de cobre/níquel/cromo primero se aplica cobre como capa base, luego níquel como capa intermedia para mejorar la resistencia a la corrosión y, por último, un cromo brillante ligeramente azulado como capa exterior para obtener excelentes cualidades decorativas. Esta combinación se utiliza habitualmente en las partes exteriores de instrumentos, automóviles y bicicletas.

  1. Revestimientos restauradores

Los revestimientos restauradores engrosan o restauran las dimensiones de piezas parcialmente desgastadas. Los principales componentes mecánicos, como ejes, cigüeñales y engranajes de trenes, automóviles y maquinaria petroquímica, pueden galvanizarse para prolongar su vida útil.

Los ejes de las bombas de pozos profundos, por ejemplo, pueden repararse con cromo duro o chapado en hierro.

  1. Revestimientos funcionales

Los revestimientos funcionales aprovechan las propiedades mecánicas, físicas y químicas de los metales de revestimiento para satisfacer las necesidades de diversas aplicaciones. Pueden clasificarse a su vez en varios tipos principales:

  • Recubrimientos resistentes al desgaste y reductores de la fricción: Aumentan la dureza de la superficie de los productos para mejorar su resistencia al desgaste. El cromo duro se utiliza habitualmente en la industria para diversos ejes y muñones de cigüeñal, superficies de rodillos de impresión, paredes de cilindros de motor y segmentos de pistón, y cavidades de moldes de estampación. Las aleaciones de plomo-estaño y las aleaciones de plomo-estaño-cobre sirven como revestimientos reductores de la fricción para superficies de contacto deslizantes, reduciendo la fricción por deslizamiento.
  • Recubrimientos resistentes a la oxidación a altas temperaturas: Protegen los componentes susceptibles de oxidarse a altas temperaturas, mejorando su resistencia a la oxidación a alta temperatura. Algunos ejemplos son los rotores y palas de motores a reacción fabricados con metales de alto punto de fusión, que pueden recubrirse con aleaciones de níquel, cromo o platino-germanio. En algunos casos, se utilizan revestimientos compuestos como el óxido de níquel-germanio y el óxido de níquel-aluminio para mejorar la resistencia a la oxidación a alta temperatura de los materiales metálicos.
  • Recubrimientos magnéticos: Los materiales magnéticos se utilizan en núcleos magnéticos, tambores, discos y componentes de almacenamiento magnético en equipos informáticos electrónicos. Los revestimientos de aleación magnética más comunes son los de cobalto-níquel, níquel-hierro y níquel-fósforo-cobalto. A menudo se emplean métodos de galvanoplastia y revestimiento químico para preparar materiales magnéticos, ajustando los parámetros del proceso de revestimiento para optimizar las propiedades magnéticas de los recubrimientos.
  • Revestimientos soldables: El montaje de algunos componentes electrónicos requiere soldadura. Para mejorar su soldabilidad, los componentes suelen recubrirse con aleaciones de estaño, plata o estaño-plomo. Para aumentar la resistencia al desgaste, pueden utilizarse aleaciones de plata-antimonio, aleaciones de oro-cobalto y aleaciones de oro-antimonio.

En la práctica, se aplican muchos otros revestimientos funcionales. Por ejemplo, el chapado de latón (aleación de cobre y zinc) sobre alambre de acero mejora la adherencia durante el prensado en caliente con caucho; el chapado de cobre o plata mejora la conductividad de la superficie, y cuando se requiere tanto una buena conductividad como resistencia al desgaste, se utilizan aleaciones de oro o plata; el chapado de plomo resiste la corrosión por ácido sulfúrico y crómico; el chapado de cobre evita la carburización local, y el chapado de estaño evita la nitruración local; el chapado de cromo, plata o bronce con alto contenido de estaño aumenta la reflectividad; para obtener propiedades mates o de absorción de la luz, se puede chapar níquel negro o cromo negro.

Clasificación según la estructura del revestimiento

Las clasificaciones incluyen estructuras simples, estructuras compuestas multicapa y revestimientos compuestos.

  1. Estructura simple

Se trata de aplicar una sola capa de revestimiento, lo que también se conoce como galvanoplastia de un solo metal. Se utiliza una capa de metal para cumplir los requisitos.

  1. Estructura compuesta multicapa

Las capas de revestimiento múltiples pueden consistir en metales diferentes, como una estructura de tres capas de cobre/níquel/cromo, o en el mismo metal, como las capas dobles de níquel y triples de níquel altamente resistentes a la corrosión.

  1. Recubrimientos compuestos

Se trata de revestimientos con una base metálica y partículas no metálicas o metálicas como fase dispersa, que forman una estructura dispersa.

Los recubrimientos compuestos se caracterizan por una gran resistencia al desgaste y a la corrosión. La utilización de la tecnología de revestimientos compuestos para mejorar la estructura o el estado de la superficie de los materiales, aumentar su funcionalidad, ampliar sus aplicaciones y obtener revestimientos con funciones específicas representa una tendencia en el desarrollo de la galvanoplastia.

Análisis de las causas de la escasa uniformidad en el revestimiento de estaño

La causa principal de la escasa uniformidad en los revestimientos de estaño es una temperatura de la solución excesivamente alta, especialmente notable cuando la temperatura supera los 35°C.

La irregularidad del revestimiento de estaño afecta significativamente a la calidad, ya que la delgadez de la capa de estaño implica que cualquier zona irregular será aún más delgada, lo que puede provocar empañamientos y una mala soldabilidad.

Soluciones:

  1. Controle la temperatura de la solución y aplique medidas de refrigeración cuando sea necesario.
  2. Utilice un cátodo móvil. Mover el cátodo no sólo mejora la uniformidad del recubrimiento, sino que también aumenta la densidad de corriente del cátodo, evitando recubrimientos quemados, agujeros de alfiler, rayas, patrones grises oscuros y mejorando el brillo del recubrimiento.

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