Cómo seleccionar la mejor química de golpe

Pregunta: ¿Cómo aseguramos que tenemos la mejor química de golpe disponible para nuestra aplicación de recubrimiento?

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Respuesta: Para la mayoría de las aplicaciones de recubri­miento, el proceso de preparación y las secuencias utilizadas para hacer superficies enchapables son una importante medida de éxito. La química del golpe puede hacer la diferencia entre el éxito y el fracaso de la aplica­ción de recubrimiento final.

Hay muchas variaciones en los tipos de química del golpe usados y recomendados por los aplicadores, basados en diferentes experiencias a través de la industria. También existen especificaciones industriales, tales como ASTM y referencias AMS que proporcionan alguna guía sobre las opciones de química del golpe. La información presentada a conti­nuación está basada en mi propia experiencia con golpes.

Algunas veces el término “golpe” es confuso, dado que hay muchas razones para “golpear una superficie” que pueden ser malinterpretadas. Los beneficios de una capa de recubrimiento de golpe pueden incluir lo siguiente:

  • Prevenir que la superficie del sustrato sea atacada por el electrolito de recubrimiento.
  • Detener la formación de depósitos de inmersión, los cuales pueden causar una pobre adhesión.
  • Prevenir contaminación de los siguientes electrolitos de recubrimiento usados en la secuencia.
  • Brindar una buena capa base para mejorar la resistencia a la corrosión en posteriores depósitos de electrodeposición.
  • Activar la superficie del sustrato para mejorar la adhesión.

Los golpes de activación son frecuentemente recomendados antes de los procesos de recubrimiento para mejorar la adhesión en sustratos difíciles de recubrir, incluyendo aleaciones de alta resistencia, algunas aleaciones de alto carbono, aleaciones de acero inoxidable Serie 300 u otras aleaciones del tipo níquel-cromo. Estos golpes de activa­ción trabajan mediante la remoción y el reemplazo de óxidos superficiales con un metal de desplazamiento que no se oxida fácilmente. Por diseño, estos tipos de química proveen eficiencias de cátodo bajas, operando a valores de pH muy bajos (típicamente menores de pH 1) en los cuales se genera mucho gas hidrógeno en la superficie del cátodo (la pieza) que sirve para activar el sustrato. 

Las químicas de golpe más comunes están basadas en formulaciones de níquel que actúan como un paso adi­­cio­­nal de activación electrolítica en el proceso. Los diferentes tipos presentan tanto fortalezas como debilidades, dependiendo de la aplicación.

Otra aplicación del término “golpe” se refiere a meta­lizar superficies con una capa para hacer catalítica la superficie de la pieza para el subsecuente recubrimiento o para brindar una capa adicional de protección. Algunas veces los electrolitos de la química del recubrimiento pueden formar depósitos de inmersión en algunos tipos de sustrato que impedirán buena adhesión. Una química de golpe es aplicada a una superficie para detener el proceso de depósito de inmersión. Acero con plomo o componentes de latón con plomo, provenientes con frecuencia de partes de forma compleja de partes mecanizadas, se benefician de la aplicación de baños Watts o una capa de sulfamato de níquel para golpear sus superficies. Tales beneficios incluyen el mejoramiento de la naturaleza catalítica de la parte o la disminución del impacto negativo de plomo untado en su superficie, o vencer la descincificación de la aleación del latón de activación demasiado agresiva del ácido en la secuencia de preparación.

Más tradicionalmente, las químicas de golpe son aplicadas para proteger el sustrato de alguna clase de ataque químico, dado que muchas formulaciones químicas de recubrimiento son agresivas sobre ciertos sustratos. Un buen ejemplo de esto se da en el recubrimiento de zamak en fundición por inyección. Aquí, formulaciones de recubrimiento tradicionales de cianuro de cobre, designadas para recubrir a un espesor de 5 a 12 micrones de depósitos de cobre, atacarán el sustrato zamak, a menos que una química de golpe de baja alcalinidad y tiro alto sea usada como primera capa protectora. Para esta aplicación, usando entre 0.75 y 1.25 micrones de golpe de cobre antes de la acumulación de la formulación de recubrimiento de cobre, protege contra ataques a la superficie de la fun­­dición de zinc por inyección. Un ataque indeseado de sustrato puede ser la causa raíz de defectos en el recubri­miento, incluyendo quemaduras y pobre adhesión. 

 Otro ejemplo de sustratos de aluminio de recubrimiento con depósitos de alto contenido de fósforo, desde soluciones de níquel sin electro (HPEN), para proporcionar protección contra la corrosión, donde se aplican recubrimientos de desplazamiento de zinc (cincato) a la superficie de aluminio durante el proceso de preparación. La aplicación de cincato reemplaza naturalmente la presencia de óxidos de aluminio para maximizar la adhesión de capas de recubrimiento sub­­secuentes. Puesto que las soluciones HPEN son moderadamente ácidas a valores de pH de 4.8, la disolución del zinc de la superficie de aluminio cincada se acumula en el HPEN y a 100 mg/L actúa como un contaminante a la química. Esta contaminación causa defectos de depósitos y una reducción en el desempeño de la solución HPEN.

Para superar estos resultados negativos, se pueden usar golpes sin electro especialmente designados, basados en química alcalina y operados a valores de pH de 9.0, en el proceso de recubrimiento de aluminio. La química del golpe no tiene la misma fuerza de ataque en la superficie de zinc y, por diseño, tiene una tolerancia de solución mucho mayor al zinc. Aún más importante, el golpe protege la química del HPEN de tener demasiada contaminación de zinc, lo cual conlleva a un detrimento de su desempeño y larga duración en obtener el máximo número de reemplazos de metal. Los golpes de cobre también son usados sobre superficies de aluminio cincado, pero para níquel sin electro, es necesario un paso adicional de activación para la superficie recubierta de cobre, así que estos tipos de golpe no son recomendados. Sin embargo, para el subsecuente recubrimiento electrolítico esto no es un problema y los beneficios sobrepasan el detrimento. Una buena química de golpe de cobre, basada en una formulación de cianuro de potasio, en esas aplicaciones para recubrimiento con zamak (fundición por inyección de zinc) o aluminio cincado, se muestra en la tabla de la página opuesta. Existen otras variaciones de química de golpe de cobre para sustratos de aleación ferrosos o de latón, pero la principal diferencia está en formulaciones más alcalinas para incrementar la conductividad de la solución y la velocidad de la deposición. 

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