Incremente la vida del baño y la calidad de los pasivados trivalentes en el revestimiento de zinc

Pregunta: ¿Cuál es la mejor forma de incrementar la vida del baño y la calidad de los pasivados trivalentes en el revestimiento de zinc?

Respuesta: Uno de los avances más significativos de los últimos 20 años en la industria del acabado de metales es el desarrollo comercial y la aplicación de pasivados trivalentes en la galvanoplastia con zinc. Estos desarrollos han permitido a los profesionales eliminar el uso de recubrimientos de conversión de cromo hexavalente tóxicos, salvaguardando así la salud de todos los involucrados en el manejo y procesamiento de piezas revestidas en zinc. Además, estos pasivados trivalentes tienen un impacto sustancialmente positivo en el medio ambiente. La siguiente información aborda los problemas relacionados con la producción de un pasivado de película delgada y de azul brillante consistente en zinc electrodepositado.

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Los pasivados trivalentes son típicamente de naturaleza ácida y operan a un pH entre 1.6 y 2.2, en la mayoría de los casos. Por lo tanto, durante la etapa de pasivación, tanto el zinc como el hierro se disolverán en la solución de pasivado, y su concentración en la solución de pasivado aumentará. El zinc proviene de la superficie de la pieza revestida mientras que el hierro, de las áreas sin revestimiento (como agujeros ciegos, piezas tubulares o partes perdidas de los racks y puertas de barril mal ajustadas). Con el tiempo, estas partes perdidas tendrán su recubrimiento de zinc disuelto por el pasivado ácido, seguido de la disolución del hierro de la parte en sí. Incrementar tanto el hierro como el zinc puede causar el problema de “amarillear” las piezas. El mecanismo de amarilleo difiere para el zinc y el hierro. Se forma un complejo de cromo 3-zinc en una película buena de pasivado. Esto da como resultado un acabado azul brillante. A medida que el hierro aumenta en la solución de pasivado, se forma un complejo amarillo-marrón de zinc-hierro-cromo 3. Estas son reacciones competitivas, y la intensidad del color amarillo dependerá de la concentración de hierro. La limitación típica de hierro es de 300 a 1000 mg/lt. Dado que ésta es una reacción competitiva, la concentración de hierro puede moderarse aumentando la concentración de cromo en la solución de pasivado, evitando así que la película de conversión se torne amarilla.

También se debe tener en cuenta el creciente contenido de zinc. Se pueden tolerar niveles de zinc mucho más altos antes de que se observe un color amarillo como resultado del alto contenido de zinc. Los pasivados trivalentes pueden tolerar concentraciones de zinc superiores a 10 gr/lt. Como se mencionó antes, un complejo de cromo 3-zinc comprende una buena película de pasivado. El zinc actúa como catalizador durante la deposición. Por lo tanto, si la concentración del cromo 3 es alta en el baño, es posible que la película de cromo sea demasiado pesada, lo que lleva a una coloración amarilla. El verdadero problema para extender la vida del baño de estos pasivados es desarrollar una estrategia sólida para controlar la cantidad de metales disueltos en el baño.

Debido a que el zinc se puede tolerar a un nivel mucho más alto, una buena estrategia sería controlar la cantidad de hierro disuelto en la solución de pasivado. Uno de los métodos más simples para prolongar la vida útil del baño es mantener la solución de pasivado libre de partes. Se debe realizar un barrido diario de la solución (magnético) para eliminar las piezas que se han caído de los racks o de los barriles. Además, el uso de inhibidores de hierro en el pasivado ha demostrado ser un método eficaz para prevenir la disolución del hierro de las superficies de acero expuestas al evitar que el ácido ataque la superficie. Se puede lograr una concentración de hierro de bajo equilibrio mediante el uso de estos inhibidores, en los cuales la cantidad de hierro disuelto se eliminará por la cantidad de arrastre.

Para las soluciones de pasivado donde la concentración de hierro ya está en niveles elevados y las partes han adquirido un tono amarillo, se debe considerar la adición de un ácido orgánico. Estos actúan como agentes complejos débiles, por lo que inhiben la codeposición del hierro en la capa de pasivado. Se debe tener cuidado para evitar agregar demasiado ácido, lo que daría como resultado una aceleración de la disolución del hierro. Se puede calcular una relación específica entre la cantidad de hierro y ácido para evitar efectivamente el resultado amarillento del hierro, dependiendo del ácido utilizado. En el caso del uso de inhibidores y ácidos orgánicos, el profesional de acabado debe consultar recomendaciones con el proveedor de su(s) pasivado(s).

Con un mantenimiento adecuado del baño y una buena estrategia para el control del hierro, la cantidad de zinc en el pasivado no debe presentar un problema grave de decoloración. El sentido común debe ser la guía para saber cuándo vaciar la solución de pasivado.

Además de la contaminación de iones metálicos asociada con la pasivación trivalente, también se debe considerar la contaminación debida a productos orgánicos atrapados, presentes en los abrillantadores utilizados tanto para el proceso de galvanizado en zinc ácido como en el alcalino. Dado que la mayoría de los baños de zinc utilizan agentes abrillantadores orgánicos, estos materiales se codepositarán en el galvanizado de zinc y se disolverán en la solución de pasivado ácido. La solución más sencilla es usar una preinmersión ácida y un enjuague antes de la pasivación. Los ácidos inorgánicos (típicamente ácido nítrico preparado a baja concentración) deben usarse después de galvanizar y antes de la solución de pasivado. Estas preinmersiones ácidas se deben vaciar regularmente. El uso de preinmersiones orgánicas patentadas también se ha utilizado de manera efectiva para extender la vida útil del baño y mejorar la calidad general de la pieza terminada.

Roger Sowinski es vicepresidente de Tecnología en Asterion. Visite asterionstc.com