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Cómo solucionar problemas y reparar la aparición de níquel en los baños cromo hexavalente

La aparición de níquel en piezas provenientes de baños de cromo hexavalente puede tener muchas causas. Adam Blakeley de MacDermid Enthone expone las posibles causas y cómo solucionarlas.

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Pregunta: Nuestras piezas exhiben níquel en nuestro baño de cromo hexavalente. ¿Por qué sucede esto y cómo podemos solucionarlo?

Respuesta: La aparición de níquel se debe generalmente a una cobertura deficiente, un término que a menudo se aplica incorrectamente y se entiende mal. La cobertura en el piso del taller de galvanoplastia se asocia a menudo con una distribución o uniformidad deficiente del espesor a lo largo del espectro de densidad de corriente. Cuando se usa de manera menos coloquial y más oficial en revistas de acabados de superficie, la cobertura se define como el inicio y desarrollo del espesor en las regiones de muy baja densidad de corriente. Las soluciones decorativas de cromo hexavalente (cromo-hex) tienen un poder de cobertura y de proyección notoriamente pobre. En las revistas científicas el poder de penetración se define como la distribución del espesor a lo largo del espectro de densidad de corriente. Para evitar confusiones, cuando se mencionen en este texto la cobertura y la penetración, esos términos se definen como en las revistas autorizadas.

Los problemas de cobertura pueden estar relacionados con problemas físicos y químicos, por separado o en conjunto. En el ámbito químico, la cobertura deficiente se debe a menudo al ácido crómico, el catalizador y las disparidades de relación, la contaminación orgánica y metálica, y las fluctuaciones de temperatura. La cobertura deficiente debido a parámetros físicos a menudo se relaciona con anomalías eléctricas (como alta ondulación o CA residual, fusibles quemados, diodos que funcionan mal), pasividad del ánodo, espaciamiento estrecho entre ánodo y cátodo, problemas de conectividad o desproporciones de densidad de corriente, impedimentos para el flujo de corriente y problemas con el depósito de níquel.

Defina su problema - No blanqueo

El blanqueo es un fenómeno que se ocupa principalmente de la pasividad del níquel y, a menudo, es difícil de precisar. Una pieza puede mostrar tanto el níquel como el blanco al mismo tiempo, pero el énfasis está en la falta de depósito de cromo en las áreas de baja densidad de corriente (LCD en inglés) para cubrir el depósito de níquel. Tratar varios problemas al mismo tiempo es una fuente de gran frustración, pero definir el problema es la mitad de la batalla. Considere los principios básicos y fundamentales de la metodología Six Sigma que se encuentran en el acrónimo DMAIC (Definir, Medir, Analizar, Mejorar y Controlar). El primer paso es la etapa “D” o "Definir" por una buena razón.

Desequilibrios de ácido crómico, relación y catalizador

La baja proporción de ácido crómico a sulfato (catalizador primario) es la causa más común de cobertura deficiente, y el bajo contenido de ácido crómico es otra causa probable. Una lectura de hidrómetro puede proporcionar rápida y fácilmente una lectura de Baume para estimar la concentración aproximada de ácido crómico, siempre que el baño no esté muy contaminado con agentes orgánicos y metálicos. Se completan análisis titrimétricos o AA /ICP para obtener los niveles exactos de ácido crómico.

El análisis regular de las células de Hull también es esencial para indicar si la aparición de níquel se debe a un desequilibrio químico en los baños de niquelado o cromado. La mayoría de los electrolitos decorativos de cromo hexavalente deben cubrir el 60-75% de un panel de celda Hull de 5 minutos y 3 amperios de izquierda a derecha. Si la concentración de ácido crómico es suficientemente alta, pero aún es evidente una cobertura deficiente, entonces podría ser necesaria una reducción del ion sulfato mediante la precipitación de carbonato de bario. Las proporciones bajas son más comunes que las altas debido a que el sulfato se reduce a través del arrastre y no se ve afectado por la reacción electrolítica; sin embargo, las proporciones excesivamente altas pueden causar problemas de cobertura. Las concentraciones bajas de otros catalizadores, especialmente el fluoruro, pueden afectar el poder de cobertura.

Problemas eléctricos y densidad de corriente

Un contacto deficiente o intermitente en el sistema de revestimiento puede aumentar la incidencia de la formación de níquel. Las caídas de voltaje son comunes debido a la gran cantidad de puntos de conexión que van desde el rectificador a las piezas. Verificar el voltaje en cada punto divergente a lo largo del viaje desde el rectificador hasta las partes usando un voltímetro de mano es clave para eliminar la transmisión de voltaje/amperaje insuficiente. La entrada en vivo o la iniciación de baja corriente en el tanque de cromado pueden ayudar a mitigar los problemas debidos a la pasivación. Este potencial de pasivación a menudo puede verse exacerbado por una cantidad excesiva de productos de degradación orgánicos encerrados en el depósito de níquel, específicamente en el área de la pantalla LCD, que presentan una cobertura deficiente o posiblemente blanqueamiento.

Para remediar estos problemas, es primordial limpiar cada punto de contacto a fondo y con regularidad, agregar grasa de conductividad a las monturas y otras áreas de contacto prominentes, y reposicionar y restaurar los accesorios que pueden estar restringiendo o sofocando el flujo de corriente. Los baños decorativos de cromo-hex a menudo operan a una densidad de corriente (CD) de aproximadamente 90-160 ASF y cambiarán según el sistema catalizador que se utilice. Operar con CD bajos a menudo aumenta la incidencia de cobertura deficiente.

Ánodos pasivos o polarizados

Los ánodos de plomo o aleación de plomo (Sb y Sn más comúnmente para dar rigidez y resistencia a la corrosión) en un tanque de cromo hexavalente desarrollan una película de peróxido de plomo marrón chocolate cuando están completando activamente el circuito y ayudando a oxidar los iones de tricromo nuevamente en cromo hexavalente. Los ánodos inactivos, los que tienen un ACD bajo, los que tienen una mala conexión con la barra colectora o los que están demasiado lejos del cátodo en sí pueden desarrollar una película y una escala enfermizas de cromato de plomo de color amarillo. Asegúrese de que los ánodos se inspeccionen con regularidad para evitar esta enfermedad.

Escudos, baffles o ladrones

Las áreas de piezas pueden estar bloqueadas para la transmisión de corriente debido a escudos, baffles o ladrones colocados involuntariamente que bloquean o roban la corriente de la pieza. Inspeccione su equipo con regularidad para asegurarse de que no haya nada que obstruya u obstaculice el suministro de corriente.

Espaciado, tipo y orientación ánodo/cátodo

A menudo, los ánodos son demasiado grandes o largos para una cobertura adecuada. Si es posible, cree o diseñe ánodos que sean más pequeños y más cortos que las piezas del cátodo para evitar el efecto “hueso de perro”. Asegúrese de que los ánodos estén espaciados correctamente y que las piezas en el bastidor estén orientadas correctamente para que la corriente se transmita a todas las áreas de la pieza. El uso de ánodos auxiliares puede ser necesario para algunas áreas de LCD y puede requerir nuevas herramientas de rack, ajuste de piezas u otras soluciones más innovadoras.

Alta temperatura

La mayoría de las soluciones decorativas de revestimiento de cromo hexavalente operan a temperaturas entre 105 y 115ºF. A menudo, los sensores mal colocados sólo pueden revelar la temperatura en un área localizada. La mala circulación, especialmente con tanques largos y/o anchos, conduce a la estratificación o la creación de gradientes de temperatura en capas debido a una mala dispersión del calor. A menudo se necesitan varios sensores para garantizar la concordancia y la precisión. Deben emplearse controles de temperatura manuales regulares en varias secciones del tanque para garantizar la validez y el cumplimiento.

Contaminación: orgánicos o metálicos

La electrólisis o la descarga de la solución a CCD altos (100-200 ASF) con un ACD de 20-100 ASF iniciará la eliminación de metales. La agitación vigorosa y las altas temperaturas (145ºF), siempre que el equipo pueda manejarlo, pueden aumentar las oportunidades de oxidación y, por lo tanto, de remoción de metal. Utilizar la tecnología material poroso a través de membranas cerámicas es una versión más controlada del método de electrólisis. La electrodiálisis es similar en el sentido de que utiliza una membrana de poliéster de pared gruesa a menudo sumergida en la solución de recubrimiento o en un tanque auxiliar.

Asegurarse de que las piezas están aseguradas a las rejillas y que no han caído al fondo del tanque, donde se disolverán, debe ser una práctica regular para evitar la acumulación de metales pesados. La contaminación por cloruro es causada por un enjuague deficiente entre los tanques de níquel y cromo, y se comporta como un catalizador poderoso, causando problemas de cobertura. El cloruro se elimina a través de una ACD alta (~200 ASF). La contaminación orgánica puede producir un exceso tricrómico que a veces se manifiesta como una cobertura incompleta.

Problemas de baño y depósito de níquel

Como se mencionó antes, la cobertura puede deberse a la química fuera del baño de cromo. A menudo, los baños de níquel preceden a un baño de cromo, por lo que es esencial asegurarse de que el baño de níquel esté limpio optimizando la filtración y confirmando que los aditivos orgánicos patentados se dosifican a las tasas de reposición adecuadas. La implementación adecuada de un tanque de activación de níquel antes del cromado actuará como un seguro adicional en caso de que el baño de níquel se llene con un exceso de materia orgánica.

Conclusión

La aparición de níquel es un fenómeno reservado principalmente para los baños que no logran cubrir bien. Las razones de una cobertura deficiente pueden ser multifacéticas, variadas y, en última instancia, exasperantes, pero se puede iniciar un protocolo básico de mantenimiento preventivo para adelantarse a estas posibilidades. La cobertura deficiente a veces se debe a desequilibrios químicos y otras veces al mal funcionamiento del equipo o a los dos al mismo tiempo. El análisis regular del baño de cromo-hex para determinar el contenido de catalizador y ácido crómico no es negociable, al igual que un control constante de la temperatura y otros parámetros, incluida la limpieza.

El análisis regular de otros baños en el proceso, como los baños de niquelado, también es parte integral del funcionamiento adecuado de todo el sistema. Un rectificador y ánodos en funcionando plenamente, que estén asegurados y que distribuyan la corriente correctamente sin impedimentos es vital e indispensable para una producción de calidad. Se puede organizar y ejecutar una lista de verificación básica para abordar cada una de estas preocupaciones sin incurrir en un aumento significativo o dramático de las preocupaciones y limitaciones de mano de obra y tiempo. También esta lista puede evitarle perder dinero debido a la pérdida de producción o intentos fallidos de rectificar el problema, pero, lo que es más importante, asegurará su tranquilidad.

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