La importancia de la conductividad

¿Qué importancia tiene medir la conductividad de un baño de cromado duro? La respuesta rápida es: muy importante. La medición de la conductividad de su baño de cromado duro puede revelar información esencial sobre el estado y el funcionamiento del baño, así como lo que podría ser necesario para optimizar su rendimiento.

¿Por qué la conductividad es importante?

En un baño nuevo de cromo duro, la conductividad variará con base únicamente en la concentración de ácido crómico. Si opera en el extremo inferior del espectro, a alrededor de 180 gpl (gramos por litro) o 24 opg (onzas por galón) de ácido crómico, entonces la conductividad generalmente se registra en alrededor de 400 mS/cm (microSiemens por centímetro). Si se encuentra en el extremo superior del espectro, a 350 gpl o aproximadamente 33 opg de ácido crómico, entonces la conductividad estará alrededor de 575 mS/cm.

Una vez que el baño comienza a acumular metales atrapados (típicamente tricromo, hierro, cobre, níquel, aluminio, zinc y sales de agua dura, como calcio y magnesio), la conductividad comenzará a sufrir. ¿Por qué importa si la conductividad es menor que la ideal? En cada baño, la conductividad determina qué tan eficiente y efectivamente viaja la corriente o amperaje a través de un electrolito. Por lo tanto, si algo inhibe ese movimiento, inevitablemente tendrá un impacto importante en el poder de penetración, la potencia de cobertura, la rugosidad y otros atributos importantes de la calidad del revestimiento.

Poder de penetración y de cobertura: lo que realmente significa la baja conductividad

El poder de penetración se refiere a la capacidad de un electrolito para distribuir uniformemente el espesor a lo largo del espectro de densidad de corriente, desde las regiones de HCD (alta densidad de corriente) hasta la MCD (densidad de corriente media) y la LCD (baja densidad de corriente). Los ánodos de conformación y auxiliares, junto con los ladrones y los escudos, son bastante comunes con los electrolitos de cromo duro para evitar su tendencia natural a acumular espesor en las áreas de HCD y a omitir revestimiento en las regiones de LCD (lo que conduce a una exposición de níquel o una cobertura deficiente).

Esta tendencia afecta tanto a las formulaciones de cromo duro decorativas como a las funcionales o de ingeniería. Los depósitos de estos electrolitos, con frecuencia, pueden no cubrir un panel completo de celdas Hull en más del 50 a 60%. Es posible que las piezas con una densidad de corriente por debajo de 40 a 50 ASF (amperios por pie cuadrado) aproximadamente, no reciban cromado en ninguna medida y dejen el sustrato expuesto o el revestimiento inferior (a menudo níquel brillante) descubierto y sin protección. Las áreas no recubiertas son susceptibles a la corrosión, lo que aumenta los contaminantes en el baño, y también dañan la integridad y calidad del material base y, o, la base del depósito, que lleva a un aumento de los rechazos.

Si un baño de cromo duro limpio y bien mantenido es notoriamente pobre, tanto en penetración como en cobertura, imagínese cuánto podrá empeorar y empeorará cuando el baño se contamine con exceso de iones de metal atrapado y otras impurezas que impactan la conductividad.

Recuerde que la conductividad es simplemente una medida del nivel o grado de eficiencia del movimiento de iones a través de un electrolito. Los sistemas de catalizadores secundarios y terciarios que utilizan fluoruro y otros constituyentes e ingredientes patentados promoverán una mejor cobertura, pero sus beneficios, a menudo, pueden verse obstruidos y restringidos por la presencia de elementos como el aluminio y el hierro, que retienen los iones de fluoruro y debilitan su efectividad y potencia.

Rugosidad causada por deficiencias o irregularidades en la conductividad

Siempre que se altera la conductividad debido a contaminantes químicos, también aumenta la probabilidad de quemado en el área HCD, lo cual tiene sentido, ya que la distribución de la corriente se ve obstaculizada. El quemado, una función de la densidad de corriente excesiva fuera del rango estándar requerido para formar una capa de recubrimiento suave, se manifiesta típicamente en una orientación cristalina descolorida, rugosa y, con frecuencia, de cristal nodular. La manifestación de una quemadura comienza de manera bastante discreta, pero puede crecer rápidamente de forma exponencial debido a la exageración de las áreas de HCD una vez comienza a formarse una aspereza o protuberancia microscópica y a acumularse para la construcción de ejemplos cada vez más grandes.

Algunos baños de revestimiento, como el cobre ácido, están diseñados para rellenar o emparejar pequeñas proyecciones microscópicas o protuberancias y rayaduras, pero el cromo hace lo contrario, ya que resalta, amplifica y adorna estas imperfecciones y defectos.

Este es el caso cuando el material base ha sido mecanizado y pulido pobremente, lo cual produce un valor RMS (media cuadrática) alto, lo que significa que carece de suavidad y, a menudo, contiene astillas o virutas metálicas. Estas astillas dendríticas pueden actuar como pequeños pararrayos, como los que aparecen en edificios antiguos como iglesias. Los pararrayos están diseñados para extender artificialmente la altura de un edificio, de modo que el rayo durante una tormenta golpee al pararrayos, no al edificio, y luego se envíe al suelo a través de barras de puesta a tierra. El rayo o la electricidad son perezosos y, por ello, prefieren tomar el camino de menor resistencia, razón por la cual funcionan los pararrayos. La electricidad favorece mucho las áreas HCD (áreas más cercanas al ánodo), tanto las macroscópicas (aquellos puntos que se pueden ver a simple vista sobre la pieza) como las microscópicas (puntos imperceptibles a simple vista), e ignora o apenas accede a las áreas LCD. Estas inclinaciones se acentúan cuando la conductividad del electrolito se reduce aún más en las diversas formas ya mencionadas y, por lo tanto, la presencia de rugosidad en forma de estos micro/macro filamentos de depósito de cromo es bastante común.

Tratar el baño después de alcanzar un límite de tolerancia

¿Qué debe hacer un profesional de aplicación cuando el nivel de contaminante ha alcanzado su apogeo? Existen varias formas disponibles de tratar un baño de cromo hexavalente con adulterantes metálicos. Un método disponible para tratar el tricromo, específicamente, es someter el baño a electrólisis a altas densidades de corriente de cátodo (CCD) y una baja densidad de corriente de ánodo (ACD) con agitación fuerte y altas temperaturas. Las tecnologías de recipientes porosos utilizan membranas cerámicas para eliminar los contaminantes y reoxidar los iones de tricromo de vuelta a hexavalente. La electrodiálisis utiliza una membrana de poliéster de pared gruesa, como el recipiente poroso, y algunos utilizan resinas de intercambio iónico para tratar sus soluciones. A menudo, los incrementos en la cifra de ácido crómico y los aumentos en la relación general de ácido crómico a catalizador (sulfato) pueden ayudar considerablemente a mejorar la conductividad.

Pureza del agua para mantener la conductividad

La composición del agua tiene un papel crucial en la conductividad, que a menudo se pasa por alto. El agua desionizada (DI) por lo general, tiene una clasificación de TDS (sólidos disueltos totales) de 0 ppm, mientras que el agua de ósmosis inversa (RO), regularmente, se puede clasificar como agua muy blanda, ya que sus niveles de dureza varían por debajo de un TDS de 50 ppm. La dureza del agua del grifo puede variar de manera considerable según la ubicación, por lo tanto, algunas operaciones suelen necesitar tratar el agua entrante para mantener los valores de conductividad en baños de cromo duro. Incluso, aquellas plantas que tratan su agua pueden acumular niveles altos de TDS, niveles de calcio tan altos como casi 70 ppm y números de magnesio tan elevados como 60 ppm, en el caso de un ejemplo reciente que encontré.

Mitigar el impacto a la conductividad

Algunas de las fuentes de impacto sobre la conductividad más significativas provienen de la presencia de tricromo, hierro y níquel en alrededor de 10 a 12 mS/cm por cada gramo de contaminación. Un perfil analítico de diagnóstico en un baño de cromo duro bastante nuevo y bien mantenido mostró un total de 10,200 ppm o alrededor de 1,4 opg de desperdicio en forma de calcio, cloruro, cobre, hierro, plomo, magnesio, níquel, silicio, sodio, titanio, cromo trivalente y otros metales. El costo para el cliente con esta cantidad de residuos fue de 100 mS/cm de conductividad, o aproximadamente el 25% de la conductividad total posible. Imagínese qué tipo de impacto podría tener en el poder de penetración y de cobertura de una solución de cromado hexavalente.

Para combatir estos efectos sin un procedimiento de tratamiento importante, se requeriría una adición de ácido crómico de aproximadamente 70 a 80 gpl o alrededor de 10 opg. Una buena regla general es reducir el total de metales atrapados a menos de 1 gpl, o 7,500 ppm, siempre que el nivel de níquel, hierro y tricromo se mantenga dentro de límites tolerables, ya que estos son los mayores agresores de la conductividad.

Conclusión

Los profesionales de acabados de superficies en cromo duro pueden aprender mucho sobre la salud de su baño de revestimiento simplemente verificando su conductividad, en lugar de analizar una gran cantidad de posibles contaminantes. Después de esto se pueden realizar ajustes y modificaciones en el baño en forma de adiciones de ácido crómico, diluciones, métodos de tratamiento electrolítico o sistemas de intercambio iónico de membrana. Si surgen problemas que se manifiestan en un poder de penetración o de cobertura más pobre de lo habitual, o altos niveles de rugosidad, la mala conductividad puede ser la culpable. Es bastante fácil probar esta teoría de manera rápida y confiable, así que aproveche este método de medición simple, pero poderoso, al diagnosticar lo que afecta su baño.