CHAPEADO Y PROCESOS RELACIONA RELACIONADOS DOS
El chapeado implica el recubrimiento de una delgada capa metálica sobre la superficie de un material del sustrato. Por lo general, el sustr ato es metálico, aunque existen métodos para chapear piezas plásticas y cerámicas. La tecnología de chapeado más conocida y de mayor uso es la galvanoplastia. Dentro del chapeado se encuentran los siguientes procesos:
GALVANOPLASTIA:
La galvanoplastia, también conocida como electrochapeado o chapeado electroquímico, es un proceso electrolítico en el cual se depositan iones metálicos en una solución electrolítica sobre una pieza de trabajo que funciona como cátodo. Por lo general, el ánodo está hecho del metal que se recubre y, funciona como fuente del metal chapeado. Se pasa corriente directa de un transformador externo entre el ánodo y el cátodo. Para óptimos resultados, las piezas deben pasar por una limpieza química justo antes de la galvanoplastia.
Principios de la galvanoplastia El chapeado electroquímico se basa en dos leyes físicas de Faraday. 1. la masa de una sustancia liberada en electrólisis es proporcional a la cantidad de electricidad que pasa por la celda 2. la masa del material liberado es proporcional a su equivalente electroquímico (la relación de peso atómico sobre valencia). Los efectos pueden resumirse en la ecuación: V
= CIt donde:
V = volumen de metal chapeado, en mm3 (in3); C = constante de chapeado, que depende del equivalente electroquímico y la densidad, mm3/amp-s (in3/amp-min)
I = corriente, amp; t = tiempo durante el que se aplica la corriente, s (min). Para la mayoría de los metales chapeados, no toda la energía eléctrica del proceso se usa para deposición; alguna parte de energía se consume en otras reacciones, como la liberación de hidrógeno en el cátodo.
Métodos y aplicaciones: Existe una variedad de equipos para la galvanoplastia, su elección depende del tamaño y la geometría de las piezas. Los métodos principales son: a. chapeado en tambor : se realiza en tambores giratorios orientados en forma horizontal o en un ángulo oblicuo (35°). El método es conveniente para el chapeado de muchas piezas pequeñas en un lote. b. chapeado chapeado en es es tantes: tantes: se usa para piezas que son demasiado grandes, pesadas o complejas para el chapeado en tambor. Los estantes están hechos de alambre de cobre de calibre grueso con las formas adecuadas para sostener las piezas y conducir la corriente a través de ellas. Los estantes están fabricados de modo que las piezas de trabajo puedan colgarse en ganchos, sostenerse con sujetadores o cargarse en canastas. c. chapea chapeado en tiras : es un método de alta producción en el que el trabajo consiste en una tira continua que se jala a través de la solución de chapeado mediante un riel de alimentación. El alambre chapeado es un ejemplo de una aplicación adecuada. Con este método mét odo también pueden chapearse piezas pequeñas de láminas metálicas unidas en una larga tira.
ELECTROFORMADO: Este proceso es virtualmente igual a la galvanoplastia, pero su propósito es muy distinto. El electroformado implica la deposición electrolítica de metal en un patrón hasta obtener el espesor requerido; después se remueve el patrón para dejar la pieza formada. Mientras que el espesor de un chapeado común es sólo de aproximadamente 0.05 mm (0.002 in) o menos, con frecuencia las piezas electroformadas son mucho más gruesas, por lo que el ciclo de producción es proporcionalmente más largo. Los patrones usados en el electroformado son: 1. Sólidos: tienen un ahusamiento u otra geometría que permite la remoción de la pieza electrochapeada. 2. Desechables: se destruyen durante la remoción de la pieza; se usan cuando la forma de la pieza imposibilita un patrón sólido. Los modelos desechables son Fusibles: están hechos de aleaciones de baja fusión, plásticos, cera u otro material que puede removerse por fusión. Cuando se usan materiales no conductores, el patrón o modelo debe metalizarse para aceptar el recubrimiento electrodepositado. - Solubles: Los de tipo soluble están hechos de un material que puede disolverse con facilidad mediante productos
químicos; por ejemplo, el aluminio se disuelve en hidróxido de sodio (NaOH). las piezas electroformadas se fabrican con cobre, níquel y aleaciones de níquelcobalto. Las aplicaciones incluyen moldes finos para lentes, discos compactos (CD) y de video(DVD) y placas para estampar e imprimir. Una aplicación con mucha demanda es la producción de moldes para discos compactos compacto s y de video, ya que los detalles de la superficie que deben imprimirse en el disco se miden en mm (1 mm 106 m). Estos detalles se obtienen con facilidad en el molde mediante electroformado.
CHAPEADO SIN ELECTRICIDAD: es el nombre que se da al proceso de recubrimiento que se produce completamente mediante reacciones químicas, no se requiere una fuente externa de corriente eléctrica. La deposición del metal sobre la superficie de una pieza ocurre en una solución acuosa que contiene los iones del metal para chapeado que se vaya a utilizar. El proceso utiliza un agente reductor y la superficie de la pieza de trabajo actúa como catalizador para la reacción. El metal para chapeado sin electricidad más común es el níquel y algunas de sus aleaciones (Ni-Co, Ni-P y Ni-B). También se usa el cobre y, en menor grado, gr ado, el oro como metales para chapeado. El chapeado con níquel se usa para aplicaciones que requieren de una alta resistencia a la corrosión y al desgaste.
INMERSIÓN EN CALIENTE: es un proceso en el que un sustrato metálico se sumerge en un baño fundido de un segundo metal; después de la remoción, el segundo metal recubre al primero. funciona para formar capas de transición sobre compuestos de aleación variable. El propósito principal es la protección contra la corrosión. Normalmente operan dos mecanismos para proporcionar esta protección: 1. protección de barrera, el recubrimiento funciona como un escudo para el metal que está debajo; 2. protección de sacrificio, el recubrimiento se corroe mediante un proceso electroquímico lento para preservar el sustrato.
RECUBRIMIENTOS POR CONVERSIÓN
Se refiere a una familia de procesos en los cuales se forma una película delgada de óxido, fosfato o cromato sobre una superficie metálica mediante reacción química o electroquímica. La inmersión y la aspersión son los dos métodos comunes para exponer la superficie metálica a los productos químicos reactivos. Los metales comunes tratados mediante recubrimiento por conversión son el acero el zinc y el aluminio. Las razones importantes para usar los procesos de recubrimiento por conversión son: 1) 2) 3) 4)
protección contra la corrosión preparación para pintura reducción del desgaste permitir que la superficie contenga mejores lubricantes para procesos de formado metálico 5) aumentar la resistencia eléctrica de la superficie 6) acabado decorativo 7) identificación de piezas Los procesos de recubrimiento por conversión se dividen en dos categorías: 1) tratamientos químicos y 2) anodizado.
RECUBRIMIENTOS POR CONVERSIÓN QUÍMICA: Estos procesos operan al exponer el metal base a ciertos productos químicos que forman películas superficiales delgadas y no metálicas. El propósito de estos tratamientos de conversión química es conseguir este último efecto. Los dos procesos principales son recubrimientos con Fosfatos que transforma la superficie del metal base en una película protectora de fosfato mediante la exposición a soluciones de ciertas sales de fosfatos (por ejemplo, Zn, Mg y Ca) junto con ácido fosfórico diluido y que funciona como una preparación útil para la pintura pintu ra en las industrias automotriz y de aparatos eléctricos pesados. y Cromatos: que convierte el metal base en diversas formas de películas de cromatos, mediante soluciones acuosas de ácido crómico, sales de cromatos y otros productos químicos . Las razones usuales para un recubrimiento con cromatos son: 1) protección contra la corrosión 2) base para pintura 3) propósitos decorativos. Los recubrimientos con cromatos pueden ser transparentes o de colores;
ANODIZADO: es un tratamiento electrolítico que produce una capa de óxido estable sobre una superficie metálica. Sus aplicaciones más comunes son con aluminio y magnesio, pero también se aplica en zinc, titanio y otros metales menos comunes. Los recubrimientos por anodizado se usan
principalmente para propósitos decorativos; también proporcionan protección contra la corrosión. Se puede comparar el anodizado con la galvanoplastia, porque ambos son procesos electrolíticos 1. En el chapeado electroquímico, la pieza de trabajo que va a recubrirse es el cátodo en la reacción. Por otro lado, en el anodizado el trabajo es el ánodo, mientras que el tanque de procesamiento es catódico. 2. En la galvanoplastia, el recubrimiento se aumenta mediante la adhesión de iones de un segundo metal a la superficie metálica base. En el anodizado, el recubrimiento de la superficie se forma mediante una reacción química del metal de sustrato dentro de una capa de óxido.
