Cromado de PlsticoIntroduccinLos recubrimientos de cromo por baos electrolticos se utilizan como capas protectoras contra la corrosin y como acabado decorativo. En general, estos recubrimientos se realizan en baos qumicos formulados con cromo hexavalente. En el caso de los plsticos el recubrimiento tiene fines puramente decorativos. Es un proceso muy utilizado en piezas plsticas para automviles.

Espejos retrovisores

Artculos decorativos varios

Grifera

Considerando que los plsticos no son conductores de la electricidad, requieren ser sometidos a procesos complejos de pretratamiento para poder recibir los recubrimientos tcnicos que les confieren las propiedades. Esta preparacin es compleja y contempla el uso de productos de alta toxicidad y difcil control.Los plsticos que comnmente se croman son elABSy PC-ABS.Para que la deposicin de cromo sea correcta y se obtenga el color y brillo deseado, se pueden aplicar previamente sobre el artculo plstico capas sucesivas de nquel semibrillante y nquel brillante. Adems, dependiendo de los artculos a tratar, se debe aplicar una capa promotora de adherencia de cobre. La introduccin de las capas metlicas intermedias aumenta las posibilidades de la corrosin de la pieza con el mnimo defecto de la capa final de cromo.

Existen distintos mtodos de cromado, a continuacin se describe uno de ellos

Descripcin del procesoLa pieza plstica a cromar primeramente se limpia para eliminar suciedad, gratitud o polvo que pueda tener adherida a la superficie. La limpieza se realiza mediante disolventes orgnicos para eliminar xidos y partculas de la superficie con el mnimo ataque, preferiblemente en baos de etanol en lavadoras de ultrasonidos durante un periodo de tiempo comprendido entre 5 y 20 minutos.La pieza ya limpia de grasas, se sumerge en una cuba conteniendo solucin de cido crmico (al 20 - 30 %) a unos 80C. Al hacerlo se disuelve uno de los componentes de estos plsticos, generando microporos en la superficie de la pieza.Luego de lavada la pieza con agua, se sumerge en una solucin de cloruro de paladio al 1% y a 70C para activar el plstico, es decir, hacerlo conductor de la electricidad y posteriormente se seca mediante secadores de aire caliente.En el siguiente paso, se sumerge la pieza, sujeta a un conductor de cobre para el paso de la corriente (ctodo), en un bao de cobrizado por inmersin, (que consta aproximadamente de 1 parte de sulfato de cobre, 2 de tartrato de potasio y sodio, 2 de soda custica y 1 de formalina, formaldehdo en solucin acuosa, al 37%). Este bao se usa a 70C.Existen mtodos en que se utiliza sulfato de cobre en presencia de cianuro de sodio o potasio a 32-38C con corrientes de 2A por dm2,pero requiere de cuidados especiales debido a la toxicidad de los gases emanados.Al sumergir el plstico activado con paladio, sale el paladio de los poros de la superficie y entra cobre, saliendo la pieza con una delgada capa de cobre, que se puede engrosar en un bao electroltico tradicional. Sobre esta segunda capa de cobre se puede niquelar, cromar, platear, broncear, etc.

Esquema de cuba electroltica

Prcticamente, todo el cromado actual se efecta, mediante una solucin de acido crmico que contiene una pequea pero bien determinada proporcin de sulfato, acido sulfrico generalmente, al que se aade a veces cierta cantidad de sulfato sdico. Las concentraciones absolutas de acido crmico y sulfato en el bao, son de importancia secundaria con relacin al factor principal, que es la relacin de acido crmico a sulfato. Esta relacin es mejor mantenerla alrededor de 100:1, y dentro de los lmites de 200:1 y 50:1, relaciones de concentraciones lmites entre las cuales se efecta el depsito.

Otra formulacin tpica para el cromado decorativo a temperatura ambiente es la de J. Hyner, la cual puede ser aplicada sobre diferentes metales de base. Este bao consta fundamentalmente de anhdrido crmico, fluorosilico de sodio y sulfato de sodio. El tiempo de electrodeposicion es de 6 a 10 minutos.Para el cromado decorativo, es suficiente aplicar un espesor de 0,25 m.

LA SOLUCIN ELECTROLTICA: El acido crmico es un acido fuerte y se suministra para dedicarlo al cromado, en forma de escamas rojo oscuras; debe estar absolutamente libre de un exceso de acido sulfrico o sulfato a causa del peligroso efecto de la concentracin de estos catalizadores cidos sobre la manera de trabajar de la solucin.Necesaria es la agitacin constante para garantizar homogenizacin de la temperatura y soluciones.

REACCIONES ANDICAS Y CATDICAS: En el curso de la electrolisis, parte del contenido de cromo hexavalente de la solucin es reducido en el ctodo a la forma trivalente; aunque en el nodo tiene lugar cierto grado de oxidacin, este no es de ningn modo completo, por lo que durante el funcionamiento normal se acumulan en la solucin compuestos de cromo trivalente, esto es, sulfato de cromo,y dicromato crmico. Aunque parte se pierde por "arrastre", no debe permitirse que su concentracin llegue a ser excesiva, puesto que los compuestos de cromo trivalente tienen el efecto de estrechar los lmites de las condiciones de trabajo de la solucin de cromado brillante y de disminuir su conductibilidad. Por otra parte, una moderada concentracin de cromo trivalente parece incrementar algo el poder de penetracin de la solucin.Si fuese necesario reducir el contenido en sulfato, esto se efecta mejor por adicin de hidrxido brico octohidratado.

TEMPERATURA: Debido a la extrema dureza de los depsitos de cromo y de la natural dificultad de pulirlos, es mejor, si es posible, producir los recubrimientos brillantes directamente a partir de la solucin. En general los lmites de las condiciones del recubrimiento brillante son funcin de la temperatura y de la intensidad de corriente; se necesitan temperaturas ms altas cuanto mayor es la intensidad de corriente.Los depsitos brillantes no pueden obtenerse fcilmente a temperaturas por debajo de unos 27C o a intensidades de corriente menores de 4,3 amperios por dm2.El Control de temperatura de la solucin dentro de un rango estrecho es necesario debido a la marcada influencia de la temperatura en la tasa de deposicin y la calidad de depsito. Un aumento de 2C en la temperatura de la solucin significa, por ejemplo, puede causar una reduccin del 5% o ms de espesor promedio de cromo, lo que exige un ajuste considerable, ya sea en tiempo o de chapado densidad de corriente. La temperatura de la solucin debe mantenerse, suele ser controlado automticamente. El control manual es poco prctico para una operacin de produccin.

RENDIMIENTO E INTENSIDAD DE CORRIENTE: La eficacia catdica o rendimiento de una solucin de cromado, aun bajo las mejores condiciones, es muy baja. Es ms alta cuando el bao trabaja en fro, y pueden obtenerse entonces rendimientos del 35 al 40 %. No obstante, los depsitos obtenidos en estas condiciones son de aspecto garrapiado y duros. Dentro de los lmites del recubrimiento brillante, esto es, a temperaturas de unos 38 a 43 C, el rendimiento es mucho mas bajo y no excede usualmente del 10 al 15 %.En la prctica, se utilizan ms comnmente intensidades de corriente de 11 a 21 amperios por dm2;los voltajes que se necesitan usualmente son de 5 a 8 voltios con las soluciones de baja densidad, o 4 a 6 voltios con las soluciones ms conductoras de mayor densidad.Para la electrlisis del cromo es conveniente emplear corriente continua filtrada. No es conveniente emplear corriente rectificada de media onda sin filtrar ya que el los momentos en que la tensin es nula el cido crmico ataca al cromo pasivandolo. Al pasivarse aumenta la resistencia elctrica del cromo y se disminuye la adherencia de las capas subsiguientes. De igual manera no se deben dejar las piezas a cromar inmersas en el electrolito sin corriente y cuando se sumerjan por primera vez debern llevar la corriente conectada.

PODER DE PENETRACIN: El poder de penetracin de las soluciones de cromado es muy bajo, y en algunos casos pueden ser necesarios nodos auxiliares en forma de tiras de plomo o alambres para facilitar el recubrimiento de las superficies recnditas. A causa del bajo rendimiento catdico de la solucin, se desprenden grandes cantidades de gas, y si los objetos que se tratan contienen agujeros, la corriente de burbujas de gas liberado puede impedir en gran manera la formacin del depsito sobre la superficie prxima a ellas. Por esta razn, es mejor tapar estos agujeros durante el cromado.Adems, desgraciadamente, el poder de penetracin es reducido por las elevadas temperaturas necesarias para el recubrimiento brillante; las soluciones fras que dan depsitos mates tienen mejor poder de penetracin. Para una temperatura determinada, se consigue un aumento del poder de penetracin elevando la densidad de corriente, y por esto es conveniente trabajar a las mayores densidades de corriente posibles dentro de los lmites de cromado brillante si se trata de obtener una mejor "penetracin". Se ha comprobado tambin que las soluciones de baja densidad tienen mejor poder de penetracin que las de mayor densidad, y que una elevada proporcin de sulfato tiende a aumentar el poder de penetracin.

ENJUAGUE: Despus del cromado, es corriente dar dos lavados fros, seguidos de otro en una cuba de neutralizacin alcalina que contiene una solucin diluida de carbonato sdico, y, finalmente, despus de un ulterior lavado en una cuba de agua caliente, se procede al secado.

BAOS AUTORREGULABLES: Baos ms modernos utilizan una combinacin de componentes, de iones sulfato, fluoruro y silicofluoruro. Estos tipos de baos, poseen la cualidad de autorregularse, ya que los iones mencionados funcionan como agentes catalticos dentro de la solucin.La autorregulacin se obtiene adicionando las sustancias catalizadores como una sal soluble de los iones deseados, donde la constante de solubilidad mantiene el control de la concentracin. Esto se puede lograr mediante la utilizacin de iones sulfato, fluoruro o con una sal compleja de ambos. Para los baos no regulables, el control de la solucin debe hacerse mediante anlisis qumicos peridicos.Es importante hacer notar que se obtienen depsitos mejores y de mayor cobertura a bajas temperaturas, pero en esas condiciones, se deber trabajar con menor densidad de corriente para prevenir el "quemado". La velocidad de depsito es proporcionalmente ms lenta, debiendo estar el objeto a cromar mayor tiempo en proceso dentro del bao, para la obtencin de un espesor equivalente.

ANODOS. Los nodos se fabrican en plomo o mejor en una aleacin de plomo-antimonio. Tambin se pueden realizar en grafito. Es conveniente aunque no imprescindible que el nodo tenga al menos diez veces ms superficie que la de la pieza a recubrir, Para el recubrimiento en cromo duro, cuanto mas cerca este el nodo del ctodo mas uniforme es la distribucin del cromo. En ese caso se recomienda que ambos estn separados entre 2 y 3 cm. Un nodo que este trabajando bien debe tener un color grisceo de oxido de plomo. Si el nodo tiene un color amarillento es que se ha formado una capa de cromato de plomo debido a que hay poca intensidad de corriente. Conviene sacar los nodos del electrolito cuando no este en operacin. Tambin existen bolsas andicas en donde se coloca la pieza a cromar y se sumerge en la cuba electroltica.

Anodosde platino

Saca andica

GANCHOS. GANCHERAS. CANASTOS Y BASTIDORES. Estos sistemas se utilizan con frecuencia para sujetar y mantener las piezas dentro del electrolito. Son usualmente utilizados cuando se deben procesar grandes lotes de piezas con el mismo formato.Existen diferencias de diseo y construccin, las cuales debern ajustarse al formato y tamao de las piezas, y a la produccin que se deba obtener de ellas.Bsicamente, las gancheras estan confeccionadas en diversos metales, los que se recubren con una pintura aislante y resistente a los productos qumicos utilizados en las soluciones galvnicas. Por lo general, los bastidores son utilizados en procesos andicos o catdicos indistintamente.En los procesos andicos, se prefiere la utilizacin de soportes de titanio, ya que si bien es mas costoso que cualquier otro material, resulta inatacable con los productos qumicos. Adems, pueden utilizarse como ganchos para nodos, ya que este material, si bien no posee gran conductividad, no se ataca con los productos qumicos accionando electroliticamente, o si lo hace, es en forma mnima e imperceptible

Ganchos de cobre

CUBAS ELECTROLITICAS. Son los depsitos que contienen las soluciones galvnicas, las cuales son preparadas por lo general en las mismas. Estas tinas pueden estar confeccionadas en PVC, PRFV, hierro recubierto con fibra de vidrio, hierro esmaltado, etc., dependiendo mucho de la capacidad y del tipo de solucin acida o alcalina a contener. Por lo general cuentan con calefactores y/o enfriadores para mantener los parmetros de temperatura establecidos. Cuentan con sistemas de agitacin, como as tambin poseen porta electrodos, bastidores y gancheras.

Cuba electroltica

Parmetros para baos para cromo decorativo.Acido crmico 200 a 300 gr/ litroAcido sulfrico 1 a 3 gr /litroTemperatura de trabajo de 36.5 a 45 CDensidad de corriente de 6 a 12 A/dm2

Ensayos sobre piezas cromadas

Para demostrar la excelente adherencia del recubrimiento as obtenido, as como la excelente proteccin frente a la corrosin qumica de los artculos recubiertos segn el procedimiento descrito previamente, se realizan ensayos segn la gua estndar D6577-00a para ensayos de recubrimientos industriales protectores. Los ensayos a destacar son los siguientes:A) Ensayo de adherencia segn el estndar ASTM D3359-02 referente a la medida de la adherencia mediante cinta adhesiva.Dicha prueba consiste en la aplicacin de una cinta adhesiva sobre la superficie de la pieza, con inspeccin microscpica posterior de la zona de la pieza sometida al ensayo. La capa debe aparecer inalterada conservando una superficie lisa y brillante.B) Ensayo de resistencia a la cmara salina (ASTM B-117).Tras someter las piezas recubiertas a una atmsfera salina al 5% de cloruro sdico a una temperatura de 35C, se someten a un examen visual y, posteriormente, a la prueba de adherencia. La capa debe aparecer inalterada. A este ensayo tambin se lo denomina CASS.C) Ensayo de resistencia a la humedad (ASTM D2247).En esta prueba, las piezas recubiertas se sumergen en agua a 38C. No se debe ver afectada la capa de cromo.

Otros ensayos:Prueba del espesor de recubrimiento mediante uso de productos qumicos o microscopios.Prueba de resistencia del cromado a variaciones de calor - fro.Pruebas de resistencia al sulfato. Consistente en someter a la superficie de plstico galvanizado, a una solucin de 10% de sulfato de magnesio a 60C.Prueba de resistencia al impacto repetido, mediante instrumental (gravelmetro) que hace impactar piedras o grava sobre el revestimiento de cromo de pieza denominado stone chip test.

Piedras

Gravelmetro

Innovaciones en el proceso de cromadoEl cromo hexavalente (Cr (VI)) es el material ms utilizado por la mayora de empresas dedicadas al metalizado, concretamente al cromado. Una de las grandes desventajas que presenta este material es su potencial cancergeno.Se est desarrollando un nuevo proceso basado en una tecnologa de auto-ensamblaje molecular (SAM self assembly molecular) mediante el uso de nanopartculas, lo que permitir evitar el uso de este material.El principal objetivo es desarrollar un proceso de cromado integrado de superficies plsticas de bajo costo y medioambientalmente sostenible, eliminando el uso de cido crmico, catalizadores de paladio y depsitos electroqumicos de nquel.El proyecto persigue tambin reducir el tiempo y nmero de tanques (de cromado y enjuague) necesarios en el proceso (esto implica una reduccin en el consumo de agua y residuos); y ofrecer flexibilidad en el tipo de materiales plsticos a utilizar. El nuevo sistema de cromado se podra aplicar aABS,PP,PETyPVC.Otra de las finalidades es incrementar la estabilidad del proceso comparado con el clsico proceso de metalizacin qumica y mantener la calidad de los resultados.

Actualmente, esta alternativa presenta varias limitaciones tales como a) baja resistencia a la corrosin del recubrimiento, b) acabados de baja calidad, c) formacin de cromo hexavalente durante el proceso por oxidacin andica.

http://www.tecnofilos.org/Proyectos/Quimica/01/Metalizacion.htmlhttp://www.ecosam.eu/2006_12_Aimplas_bolet%C3%ADn_Ecosam.pdfhttp://www.cima-galvano.com.arhttp://www.quimicadyd.com.arhttp://www.alperquimica.com.arhttp://www.hnosrubino.com.arhttp://www.multicromo.infohttp://www.google.com/patents/US3868229http://www.google.com/patents/EP1167584A1?cl=en