Cómo seleccionar el mejor golpe electrolítico de níquel

En la parte 1 de este artículo de la edición de febrero presenta­­mos un resumen de las razones para utilizar química de golpe en la línea de galvanoplastia.

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En la parte 1 de este artículo de la edición de febrero presenta­­mos un resumen de las razones para utilizar química de golpe en la línea de galvanoplastia. Ahora que usted ha decidido que un golpe electrolítico de níquel podría favorecer su proceso, ¿cómo escoger el mejor para su aplicación? Puede haber algo de confusión acerca de las opciones disponibles, pero ahora nos enfocaremos en las diferencias entre los diversos tipos de golpe de níquel, para hacer más fácil el proceso de selección. Los tipos de golpes de níquel –y su correcto uso– incluyen:

  • Watts para catalizar sustratos no catalíticos y para subcapa de barrera contra la corrosión; pH 3.5–4.0
  • Sulfamato para catalizar sustratos no catalíticos y para subcapa de barrera contra la corrosión; pH 3.0–4.0
  • Woods para activar aleaciones de cromo y níquel;
    pH < 0.5
  • Woods modificado para activar y catalizar; pH > 1
  • Golpe de sulfamato para activar y catalizar; pH 1.5

Las Tablas 1 y 2 muestran una vista general de la química y las condiciones de operación, así como una guía de selección sobre cuál tipo podría brindar el mejor rendimiento para las aplicaciones dadas. Puesto que la mayoría de los golpes electrolíticos son aplicados para la activación de sustratos difíciles, en comparación y contraste con el tipo Woods, los golpes Woods modificados y el de sulfamato merecen una discusión y perspectiva adicionales. Esta discusión complementa la información contenida en la Tabla 2.

 

 
 

 

Golpe de activación con sulfamato de níquel. Este es el golpe comúnmente menos usado hoy en día, pero ofrece algunas ventajas posibles con respecto a las otras dos formulaciones. En primer lugar, el sulfamato de níquel es una fuente de níquel más costosa y no ofrece disponibilidad inmediata, como es el caso del sulfato de níquel. Sin embargo, los golpes de activación con sulfamato de níquel ofrecen depósitos con una pureza más elevada y menor esfuerzo, lo cual puede ser ideal para algunas aplicaciones críticas, incluidas aquellas que requieren doblado y ductilidad. Una formulación de golpe de este tipo permite una activación mejorada y exitosa en aplicaciones de galvanoplastia de barril, la cual es más difícil de conseguir mediante otros tipos de golpe de níquel. 

Esta química resulta más adecuada para partes y componentes multimetal, puesto que existen menos posibilidades de que el electrolito ataque los diferentes tipos de sustrato. Dado que el pH operativo de la formulación es más elevado, esta química es menos corrosiva en general y fácil de purificar con carbón, si se requiere, y a la solución se le puede aplicar un proceso de limpieza selectiva para remover impurezas, a diferencia de otros golpes de níquel de activación. Se pueden utilizar rondas tradicionales de níquel SD en canastas de titanio, lo cual es más común para galvanoplastia de níquel electrolítico.

Debido a la alta eficiencia de cátodo y la baja acidez, comparada con los otros dos golpes de activación, la química de sulfamato no tiende a incrementar la concentración de metal de níquel, que es perjudicial y disminuye la activación potencial de esos tipos de formulaciones con bajo pH. Adicionalmente, donde existe un pobre enjuague en las líneas de proceso, llevar esta química a un baño de níquel autoca­talítico no genera mayores repercusiones.

Mirando el lado negativo, a pesar de la larga vida del golpe, el costo de montaje es alto y no es tan consistente un activador sobre muchas aleaciones con níquel o acero inoxida­­ble con contenido de níquel, de manera que la justificación para instalar este tipo de operación puede resultar difícil. Adicionalmente, el anión de sulfamato se degrada con el paso del tiempo en una especie de amoníaco que puede desencadenar algunos problemas de manejo de desperdicios para algunas instalaciones de aplicación con flujos de enjuague mixtos.

Golpe de activación de níquel Woods. Esta química ha existido desde hace décadas, y muchas variantes han evolucionado desde la original, pero esta fue diseñada para ser un activador/golpe que brinde adhesión sobre sustratos ferrosos difíciles. Se puede dar un amplio debate sobre la formulación, como lo muestran algunas fuentes que no incluyen todas las variaciones:

AMS Metals Handbook: 

  • 240 g/L NiCl2 6H2O + 250 mL/L HCL (37%)

ASTM B 656: 

  • 240 g/L NiCl2 6H2O + 320 mL/L HCL (37%)
  • Anódico 30-60 segundos, entonces catódico 2-6 minutos

Variaciones/Publicaciones de otra fuente:

  • 240 g/L NiCl2 6H2O + 125 mL/L HCL (37%)
  • 180 g/L NiCl2 6H2O + 160 mL/L HCL (37%)
  • 120 g/L NiCl2 6H2O + 80–00 mL/L HCL (37%)

 

Independientemente de las variaciones, existen algunos beneficios reales debidos a la incorporación de este tipo de química en una línea de proceso, en la cual podría no haber suficiente espacio, tanto para un tanque de activación ácida como para el golpe electrolítico esto funciona bien. Las ver­­siones anteriores de este golpe eran operadas como una activación anódica (grabado inverso), seguidas por una corriente catódica para golpear y brindar una capa muy delgada de níquel que desplazara el óxido superficial.

Como resultado de ello, y a pesar de la contaminación debida al grabado inverso, esta química es excelente para la activación en aleaciones de acero inoxidable con contenido de níquel, lo cual incluye un rango amplio de tipos de sustrato. La particularidad de su uso como grabado inverso en algunos tipos de aleaciones tiene sus ventajas, siendo la más importante la economía de su montaje, de manera que muchos pro­­fesionales de aplicación piensan en ella como una química de activación desechable.

En contraste con el sulfamato, esta química es altamente ácida y corrosiva y, como consecuencia de su uso, es tendien­te a contaminación metálica. Es común encontrar depósitos de inmersión de cobre que causen una pobre adhesión en algunos tipos de sustrato, dependiendo de las condiciones de operación. En general, la contaminación metálica no puede ser limpiada selectivamente de esta química altamente ácida, ocasionando así una vida corta, a la vez que la solución debe ser cambiada con mayor frecuencia, al igual que con el tratamiento de desperdicios. De igual manera, debido a su acidez tan elevada, se utilizan ánodos de níquel electrolítico, los cuales son ofrecidos en muchos grados y diferentes niveles de impureza. El incremento de metal de níquel en la solución es muy común, lo cual disminuye la capacidad del golpe de activar algunos tipos de sustrato. A menos que los ánodos sean removidos al finalizar cada turno de producción, se requerirá una remoción constante de parte de la solución para mantener la ineficiencia de la química.

Esta química no es buena para activar partes revestidas en barril, debido a las bajas densidades de corriente que se requieren donde la solución tiende a atacar algunos tipos de sustrato, en vez de activarlos. Estas formulaciones no están diseñadas para brindar ninguna capa de barrera contra la corrosión o para encapsular porosidades, o no debería ser llevada a una química de níquel autocatalítica sin un enjuague.

Golpe de activación de níquel híbrido Woods modificado. Esta química evolucionó, en cierta manera, como un hijo del golpe Woods. Dada la necesidad de obtener una buena activación en las aleaciones con contenido de níquel, al tiempo que, tomando aún una aproximación de golpe electrolítico tradicional, este tipo llena un vacío. Al darse cuenta de los aspectos negativos experimentados con la formulación tradicional Woods, y queriendo también lograr algunos beneficios en desempeño ofrecidos por el golpe de sulfamato de níquel, pero a un menor costo, nació la formulación híbrida de Woods modificado. Con excepción de las aleaciones de acero inoxidable con elevado contenido de níquel (mayor al 10% de níquel), esta formulación tiene un buen potencial de activación para un amplio rango de aleaciones difíciles. Adicionalmente, este golpe no es tan ácido, reduciendo el ataque potencial de aleaciones hierro-cromo. Esta química da como resultado algunas aplicaciones ideales de activación en procesos de galvanoplastia de barril. Además, este puede ser purificado mediante limpieza selectiva para obtener una vida del tanque más larga, lo cual llena un espacio entre lo que ofrece la formulación del golpe Woods y la del de sulfamato. Como desventaja, se incluye el hecho que existen más componentes a analizar y mantener; el análisis del níquel proveniente del cloruro de níquel, del sulfato de níquel y de la acidez general que vienen de concentraciones de cloruro y ácido bórico puede ser más enredado que claro. Debido al elevado cloruro de la formulación, ésta no ofrece buenos depósitos de barrera de subcapa, en comparación con el sulfamato, pero puede trabajar bien para catalizar algunos tipos de sustratos.

Cuando se trata de aplicaciones de catalización o de brindar buenos depósitos de barrera de subcapa, bien sea la formulación Watts o la de sulfamato, funcionan bien. Sin embargo, donde se requieran depósitos con una resistencia a la corrosión elevada, los depósitos de sulfamato ofrecen una pureza mayor y sus químicas no están basadas en concentraciones elevadas de aditivos refinadores de cloruro o sulfuro, como es el caso de Watts. Por supuesto que la aproximación de Watts brinda opciones de química de formulaciones más económicas, pero cuando las aplicaciones requieren algún elemento de baja tensión interna (sin aditivos) o alta ductilidad (doblado), la aproximación de sulfamato de níquel será la ganadora en la mayoría de los casos.

Con frecuencia, los profesionales de aplicación agregan aditivos de níquel brillante a estos sistemas que trabajan bien, o algunos que podrían no ser diseñados para ser empleados en estas químicas, causando falla. Para simplificar, en aplicaciones con alta acumulación (de espesor) cualquier tipo de depósito cumplirá con la demanda y ambas formulaciones operarán de forma similar, desde el punto de vista del equipo. 

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