El cromado es el proceso de aplicar una fina capa de cromo sobre otro metal (como el aluminio). Esto puede aumentar la dureza y durabilidad de la superficie, evitar la corrosión e incluso facilitar su limpieza. Este artículo le dará una guía paso a paso para ayudar en el aprendizaje de cómo cromar aluminio.
Visión general del cromo y el aluminio
El cromo es un metal blanco plateado con fuertes propiedades de pasivación. Forma rápidamente una capa protectora de óxido en la atmósfera, lo que le ayuda a mantener su brillo durante largos periodos. El cromo es muy estable en medios corrosivos como álcalis, ácido nítrico, sulfuros, carbonatos y ácidos orgánicos. El cromo tiene propiedades únicas, como una gran dureza (800 HV), una excelente resistencia a la corrosión y una buena resistencia al calor, lo que hace que se utilice ampliamente como revestimiento protector y decorativo.
Las ventajas del aluminiom y su aleación incluyen alta resistencia, baja densidad, ligereza y facilidad de procesamiento. Con ellos se pueden fabricar piezas que requieren una elevada relación resistencia-peso, así como complejos componentes de fundición difíciles de mecanizar. Sin embargo, el aluminio y sus aleaciones tienen algunas carencias, como la corrosión intergranular, la baja dureza superficial y la escasa resistencia al desgaste. Para superar estas deficiencias y prolongar la vida útil de las piezas de aluminio, se puede utilizar la galvanoplastia para depositar un revestimiento de cromo en la superficie.
Proceso de aluminio cromado
¿Se puede cromar el aluminio? La respuesta es, por supuesto, sí. Es bien sabido que la galvanoplastia del aluminio es complicada, y la causa fundamental de este problema es el comportamiento químico altamente activo de este metal. Dado que el aluminio tiene un potencial electroquímico muy negativo (-1,67 V), una gran afinidad por el oxígeno y una tendencia a oxidarse con facilidad, trabajar con este metal puede resultar complicado. El mayor coeficiente de dilatación del aluminio, en comparación con la mayoría de los metales, también contribuye a la tensión interna en la capa de revestimiento. El aluminio es un metal anfótero, lo que significa que es inestable tanto en ambientes ácidos como alcalinos. Además, la superficie de una pieza de aluminio suele contener electrolitos residuales procedentes de grietas y microporos, que pueden afectar negativamente a la adherencia de la capa de revestimiento. Por tanto, la clave del éxito de la galvanoplastia del aluminio sigue estando en resolver el problema de la adherencia.
El pretratamiento del aluminio y sus aleaciones es necesario para obtener un revestimiento de alta calidad. Las condiciones que debe cumplir la superficie son las siguientes:
- Una superficie completamente limpia, sin oxidación ni contaminación por aceite.
- El metal en contacto directo con el aluminio debe tener una constante de red muy similar a la del aluminio y un radio atómico relativamente pequeño.
Operaciones de aluminio cromado
La guía paso a paso para placa cromada aluminio es el siguiente:
- Desengrasado con disolventes orgánicos
Los disolventes orgánicos más utilizados son la gasolina, el tetracloruro de carbono, el tricloroetileno, etc. Las manchas de aceite superficiales pueden eliminarse mediante remojo, cepillado manual o limpieza ultrasónica.
En este caso, utilizamos gasas y gasolina para limpiar las manchas de aceite de la superficie de las piezas.
- Desengrase con lavado alcalino
Elimina las manchas de aceite de la superficie de las piezas de aluminio, disuelve la película de óxido superficial, expone la cristalización de la matriz y hace que las piezas tengan un estado superficial ideal antes del revestimiento.
| Hidróxido de sodio | 15-20 g/L |
| Carbonato sódico | 15-20 g/L |
| Fosfato sódico | 15-20 g/L |
| Silicato de sodio | 5-10 g/L |
| Inhibidor de la corrosión | Cantidad adecuada |
| Temperatura | 60-70 ℃ |
| Tiempo | 1-3 minutos |
- Decapado ácido y abrillantado
El objetivo de esta operación es eliminar los residuos de la corrosión alcalina, así como otros contaminantes superficiales, garantizando que la estructura cristalina del sustrato quede totalmente expuesta. Dependiendo del material base, deben seleccionarse diferentes métodos de preparación de la solución.
| Condiciones | Aluminio puro y aleaciones de aluminio | Aluminio fundido y aluminio con alto contenido en silicio | Aluminio y aleaciones de aluminio y magnesio |
| Ácido sulfúrico | N/A | N/A | 25% |
| Ácido nítrico | 50% | 75% | 50% |
| Ácido fluorhídrico | N/A | 25% | N/A |
| Temperatura | Temperatura ambiente. | Temperatura ambiente. | Temperatura ambiente. |
| Tiempo | 1-2min | 30-50s | 3-5 min |
- Película de inmersión de zinc-níquel
Hemos adoptado un método primario de inmersión en aleación de zinc-níquel. El proceso químico de aleación de zinc-níquel se ha desarrollado a partir del método de inmersión en sal de zinc, superando muchas de las deficiencias del proceso químico de inmersión en sal de zinc. Es más adecuado para el pretratamiento de una variedad de piezas de aluminio y aleaciones de aluminio. Tras el tratamiento químico de zinc-níquel, la capa de desplazamiento de la aleación resultante tiene una estructura cristalina densa y brillante, y una buena adherencia, y elimina la necesidad del proceso tóxico de revestimiento previo de cobre con cianuro. Además, este método produce menos residuos de solución durante el tratamiento, lo que facilita su limpieza y su uso.
El método de preparación de la solución es el siguiente
| Óxido de cinc | 5-15 g/L |
| Hidróxido de sodio | 85-120 g/L |
| Tartrato sódico de potasio | 10-15 g/L |
| Cloruro férrico | 2 g/L |
| Nitrato de sodio | 1-1,5 g/L |
| Cloruro de níquel | 15-20 g/L |
| Aditivos | 3 g/L |
| Temperatura | Temperatura ambiente. |
| Tiempo | 1-1,5min |
El uso de una solución de aleación de zinc-níquel que contenga cloruro férrico ayuda a mejorar la adherencia y la resistencia a la corrosión. Al preparar la solución, el cloruro férrico y el tartrato sódico potásico se disuelven primero por separado y luego se mezclan para evitar la hidrólisis y la precipitación del cloruro férrico.
- Cobreado HEDP
La capa de desplazamiento químico obtenida por inmersión de zinc-níquel es muy fina. Si alguna solución galvánica penetra en la capa de zinc y corroe el sustrato de aluminio, se obtendrá un revestimiento de mala calidad. La propia capa galvanoplástica también debe tener un cierto nivel de tenacidad.
Para conseguir una estructura cristalina fina, brillante y densa con una buena adherencia, las piezas deben tratarse mediante cobreado HEDP. Este paso ayuda a depositar una capa de cobre con fuerte adherencia sobre la capa de aleación de zinc-níquel, garantizando una unión sólida entre el cromado y el sustrato.
El método y las condiciones de preparación de la solución son los siguientes:
| Cobre | 9-14 g/L |
| HEDP(60%) | 140-180 g/L |
| Carbonato de potasio | 40-70 g/L |
| Valor pH | 8-10 g/L |
| Densidad de corriente | 1-2 A/dm2 |
| Temperatura | 20-40 ℃ |
| Tiempo | 0,5-2 min |
Si la calidad superficial del sustrato de la pieza es alta o los requisitos de calidad del revestimiento no son especialmente estrictos, puede omitirse el proceso de cobreado HEDP y puede aplicarse directamente cobre brillante.
- Cobreado brillante
El ánodo de este proceso es una placa de cobre fosforado, y el proceso de cobreado con sulfato se utiliza para mejorar el brillo de la pieza y acortar el tiempo de niquelado.
| Sulfato de cobre | 150-190 g/L |
| Ácido sulfúrico | 60-80 g/L |
| Abrillantador | Cantidad adecuada |
| Densidad de corriente | 1-2 A/dm2 |
| Temperatura | Temperatura ambiente. |
| Tiempo | 5-15 min |
- Niquelado
Las soluciones de niquelado deben mantenerse cuidadosamente, asegurándose de que no haya demasiadas impurezas, especialmente contaminantes orgánicos. De lo contrario, el chapado puede desarrollar burbujas o desprenderse, y podría aumentar la fragilidad del revestimiento.
Los abrillantadores primarios y secundarios del baño de niquelado deben equilibrarse adecuadamente para reducir la dureza y la tensión del revestimiento. Esto ayuda a minimizar la tensión interna dentro del revestimiento y a mejorar su ductilidad.
| Sulfato de níquel | 180-260 g/L |
| Cloruro de níquel | 25-35 g/L |
| Ácido bórico | 25-30 g/L |
| Abrillantador | Cantidad adecuada |
| Densidad de corriente | 2-4 A/dm2 |
| Temperatura | 45-55 ℃ |
| Tiempo | 5-8 min |
- Cromado
La fórmula del cromado requiere los ajustes oportunos en función del proceso de revestimiento previo utilizado. Además, el aspecto del cromado puede variar significativamente debido a los distintos aditivos utilizados en el proceso.
Tras el revestimiento, es necesario un tratamiento de eliminación de hidrógeno. La temperatura de cocción debe ser de 160°C y el tiempo de cocción de 1 hora. Este proceso de eliminación de hidrógeno ayuda a eliminar la tensión interna formada entre la capa de revestimiento y el sustrato, mejorando la fuerza de adhesión entre ambos.
| Anhídrido crómico | 100-180 g/L |
| Ácido sulfúrico | 0,3-1,2 g/L |
| Aditivos de tierras raras | 1,5-2,0 g/L |
| Densidad de corriente | 40-45 A/dm2 |
| Temperatura | 50-55 ℃ |
| Tiempo | 5-8 min |
Prueba de rendimiento del cromado
La capa de cromado no sólo ofrece una excelente resistencia a la corrosión y un aspecto liso y brillante, sino que proporciona una fuerte adherencia, gran dureza y buena resistencia al desgaste.
Las pruebas de adhesión del cromado incluyen métodos de calentamiento, flexión e impacto. Tras las pruebas, no se observó desprendimiento ni delaminación, lo que indica una buena adherencia.
Los ensayos de dureza deben tener en cuenta factores como el tamaño de la pieza, el material del sustrato, el espesor del revestimiento, el diámetro de la indentación y la carga aplicada. El microdurómetro Vickers se utiliza habitualmente para medir la dureza de la capa de revestimiento. Dependiendo del grosor, se aplica una carga de 5 g a 200 g para garantizar que la profundidad de la indentación alcanza entre 1/7 y 1/10 del grosor del revestimiento. Puede utilizarse un durómetro Rockwell para capas de cromado de más de 100 µm de grosor.
La resistencia al desgaste suele evaluarse mediante métodos de reducción de espesor, pérdida de masa, desgaste volumétrico, consumo de medios abrasivos, tiempo de espesor de corte e isótopos radiactivos.
Los experimentos han demostrado que el cromado con una dureza Vickers de 7355 MPa a 7845 MPa presenta una importante resistencia al desgaste. El espesor del cromado también tiene una relación directa con su resistencia al desgaste y afecta a la vida útil del revestimiento.
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