Revestir con zinc-níquel: ventajas y desafíos

Pregunta: ¿Puede explicar los beneficios del zinc-níquel y proporcionar una descripción general del zinc-níquel alcalino en comparación con el ácido?

Respuesta: El zinc-níquel se ha convertido cada vez más en el acabado de elección para muchas industrias con necesidades de alto rendimiento y elevada protección contra la corrosión. Es un segmento de rápido crecimiento en el mercado de galvanoplastia, que casi cuadruplica su uso en los últimos cinco años. Esta aleación posee muchas propiedades atractivas para los fabricantes de las industrias de elementos de sujeción, fundición, automotriz y de equipo pesado. También está ganando uso en la industria de defensa como un posible reemplazo del cadmio. El zinc-níquel, que ofrece una resistencia elevada a la corrosión, con la mayoría de los depósitos en un rango de aleación de 12 a 15%, produce un recubrimiento que puede alcanzar más de 250 horas hasta la primera corrosión blanca y más de 1,000 horas hasta la primera corrosión roja.

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Beneficios de la dureza, resistencia al calor y alta aleación

El zinc-níquel tiene una dureza Vickers de 400 a 500 HV; los depósitos de zinc solo tienen una dureza de alrededor de 100 HV. Debido a que el manejo y ensamblaje pueden ser procesos destructivos para los recubrimientos más suaves, como el zinc y las escamas de zinc, la combinación de la dureza y la protección general contra la corrosión del zinc-níquel hace que el depósito de aleación sea ideal para elementos de sujeción o para componentes que requieren mayor manejo o ensamblaje.

Otra ventaja excelente del depósito de aleación de zinc-níquel es su resistencia general al calor. Muchas especificaciones de la industria requieren horneado, y el depósito de zinc-níquel puede soportar temperaturas de horneado superiores a los 200 °C durante cuatro horas y, al mismo tiempo, lograr 800 horas de protección contra spray de sal neutra hasta el primer óxido rojo. El zinc-níquel se usa comúnmente en estampados y sujetadores para aplicaciones en barril, y se emplea mucho en fundición de componentes de freno en aplicaciones de rack.

La mayoría de los sistemas de zinc-níquel disponibles producen un depósito de aleación similar, con un rango de aleación promedio de 12 a 15% en contenido de níquel. Los primeros sistemas incluían una aleación más baja, de 5 a 7%, pero esos sistemas son obsoletos. La tecnología química disponible en los actuales sistemas de alta aleación produce un depósito brillante y dúctil, con un espesor uniforme y una distribución de la aleación en un amplio rango de densidad de corriente. El zinc-níquel también es la mejor opción de recubrimiento cuando se necesita una apariencia negra en la pieza terminada, ya que el níquel en la aleación se adapta al ennegrecimiento.

Zinc-níquel alcalino vs. ácido

Entre el zinc-níquel alcalino y el zinc-níquel ácido, el alcalino tiene una participación en el mercado mucho mayor, aunque el ácido gana terreno rápidamente. Dos beneficios principales del proceso alcalino son la distribución uniforme y la ductilidad. Además, ofrece una distribución más uniforme a lo largo de los rangos de densidad de corriente, ideal para el revestimiento de geometrías complejas. La ductilidad superior del depósito ayuda a minimizar el agrietamiento para mantener una protección adecuada contra la corrosión. Como resultado, los fabricantes pueden someter los depósitos alcalinos de zinc-níquel a operaciones de doblado o prensado después del revestimiento. Esta es una de las principales razones por las que la industria automotriz utiliza en gran medida zinc-níquel alcalino para las líneas de freno.

Una de las principales ventajas del zinc-níquel ácido radica en que ofrece una activación superior en comparación con el alcalino. Esto hace que el zinc-níquel ácido sea un método preferido para el revestimiento sobre piezas fundidas y otros componentes de acero con alto contenido de carbono y tratados térmicamente, como lo son las mordazas. Además, el zinc-níquel ácido ofrece mayores velocidades de galvanoplastia debido a su alta eficiencia, y la facilidad de uso general de los sistemas en una amplia gama de densidades de corriente proporcionan a los talleres de galvanizado más flexibilidad. Los profesionales de recubrimiento pueden correr una gama de densidades de corriente y aun así obtener una buena pieza.

Nuevas soluciones para las dificultades del zinc-níquel ácido

Hay varias consideraciones operativas importantes para tener en cuenta al ejecutar un proceso de zinc-níquel ácido. Cuando no estén en uso, los ánodos se deben retirar, y limpiar antes de volver a usarlos. Los sistemas de tecnología más antigua también requieren ánodos y rectificadores duales, lo cual genera costos y mantenimiento adicionales. Los sistemas más nuevos pueden operar en un solo rectificador con ajustes específicos a la relación del ánodo.

Otro factor operativo importante para considerar al evaluar un proceso de zinc-níquel ácido es la cantidad de cloruros totales en el sistema. En el pasado, los profesionales de la galvanoplastia experimentaban a menudo problemas con el cloruro de amonio y el alto contenido de sal en el proceso, lo que daba como resultado parámetros más difíciles de controlar, que requerían temperaturas elevadas constantes para evitar precipitación en los baños por alta concentración de sal. Las soluciones con alto contenido de sal podían obstruir las líneas de aire, filtros, ánodos, intercambiadores de calor y líneas de enfriamiento, lo que significa que el baño con frecuencia requería un tiempo de inactividad costoso por mantenimiento en forma de decantación o bombeo y limpieza para eliminar el precipitado.

Afortunadamente, los sistemas más modernos de zinc-níquel ácido pueden operar a temperaturas más bajas y económicas en comparación con los sistemas de alto contenido de sal. Estos nuevos procesos son más bajos en cloruros totales y ofrecen una amplia ventana operativa en el rango de temperaturas para eliminar el problema común de que el baño se precipite por alta concentración de sal si este se enfría. Las temperaturas de operación más bajas también reducen costos energéticos innecesarios. Consulte con su proveedor de productos químicos para asegurar que el proceso que está evaluando utilice tecnología más reciente con menos cloruros para evitar los problemas ya mencionados.

Mirando hacia el futuro

Debido a su alta protección contra la corrosión y tolerancia al calor, el zinc-níquel ofrece muchos beneficios y cumple con las especificaciones exigentes de los fabricantes de equipos originales automotrices, de equipos pesados ​​y similares. Estas industrias seguirán sirviendo como catalizadores del crecimiento y las oportunidades.

Un factor de éxito importante en la galvanoplastia de aleaciones de zinc-níquel alcalinas o ácidas es trabajar con un proveedor de productos químicos que comprenda profundamente las características de los componentes de las aleaciones y las diferentes “palancas” que el proveedor puede accionar para ajustar la química a sus necesidades específicas de revestimiento.