Para dominar y gestionar correctamente el proceso de eliminación de aceite, es necesario comprender adecuadamente el principio de adhesión entre el recubrimiento y el sustrato metálico. Este aspecto suele pasarse por alto, lo que genera dificultades en la práctica.
La bibliografía pertinente señala que la unión mecánica causada por la microrrugosidad del recubrimiento y la superficie del sustrato solo es fuerte cuando existen fuerzas de unión intermoleculares e intermetálicas entre el recubrimiento y el sustrato metálico. Estas fuerzas intermoleculares e intermetálicas solo pueden manifestarse a distancias muy pequeñas.
Cuando la distancia entre moléculas supera los 5μm, la fuerza intermolecular deja de funcionar. Por lo tanto, una fina capa de aceite y una capa de óxido en la superficie del sustrato también pueden dificultar la fuerza de enlace intermolecular o metálico.
Para lograr la adhesión mencionada, es necesario eliminar por completo las manchas de aceite, el óxido y la cascarilla de óxido de los productos. Cuando decimos "por completo", no nos referimos a que la superficie deba estar absolutamente limpia después del tratamiento previo al recubrimiento, sino simplemente a que tenga una superficie apta. Esta superficie apta implica que las películas que perjudican el proceso de galvanoplastia deben eliminarse tras dicho tratamiento y sustituirse por películas adecuadas para dicho proceso.
Al mismo tiempo, mediante un tratamiento previo al recubrimiento, se requiere que la superficie metálica sea absolutamente plana. Tras tratamientos mecánicos como el rectificado, el pulido, el volteo y el arenado, se eliminan los arañazos, rebabas y otros defectos visibles en la superficie, de modo que la superficie del sustrato cumpla con los requisitos de nivelación y acabado de las piezas recubiertas antes de la eliminación del aceite y el óxido.
Este punto debe quedar claro. Solo cuando este punto esté claro podremos seleccionar de forma correcta y práctica el flujo y la fórmula del proceso de tratamiento previo al recubrimiento entre fórmulas similares para dicho tratamiento.
¿Cómo aplicar el proceso de desengrase en la producción?
Generalmente se emplea el desengrasado alcalino. La composición de la solución desengrasante y las condiciones del proceso se seleccionan según el estado de la mancha de aceite y el tipo de material metálico.
Cuando la superficie está cubierta de una gran cantidad de grasa, es decir, cuando la capa de aceite es muy gruesa y tiene una textura grasosa y pegajosa, no se puede eliminar fácilmente solo con desengrasante alcalino. Es necesario utilizar primero otros métodos, como el cepillado con disolvente para el pretratamiento desengrasante, y luego realizar el desengrasante alcalino. La solución desengrasante alcalina es altamente alcalina y puede causar corrosión evidente al reaccionar con algunos metales.
Por lo tanto, al desengrasar piezas chapadas como aluminio y zinc, se debe realizar el proceso a baja temperatura y con baja alcalinidad. Si bien generalmente se acepta tratar piezas de acero con una alcalinidad mayor, al tratar piezas de metales no ferrosos, el pH de la solución desengrasante debe ajustarse a un rango adecuado. Por ejemplo, el pH del aluminio, el zinc y sus aleaciones debe controlarse por debajo de 11, y el tiempo de desengrase no debe exceder los 3 minutos.
Desde el punto de vista del costo, algunos defienden el desengrase a baja temperatura, pero reducir la temperatura contradice la mejora de la eficiencia. Cuanto mayor sea la temperatura, más rápida será la reacción físico-química entre la grasa adherida a la superficie y el agente de limpieza, y más fácil será el desengrase.
La práctica ha demostrado que la viscosidad de las manchas de aceite disminuye con el aumento de la temperatura, lo que facilita el desengrase. Sin embargo, las bajas temperaturas no producen este efecto. Por lo tanto, se recomienda el uso de emulsionantes y tensioactivos. En cuanto a la eficacia del desengrase a alta temperatura y la temperatura óptima de control, la experiencia del autor indica que entre 70 y 80 °C es la más adecuada. Esto también contribuye a eliminar las tensiones residuales del metal base causadas por el mecanizado, lo cual resulta muy beneficioso para mejorar la adherencia del recubrimiento, especialmente entre capas de níquel multicapa.
Las piezas de acero en general pueden someterse a un desengrase combinado, como un desengrase catódico de 3 a 5 minutos seguido de un desengrase anódico de 1 a 2 minutos, o bien un desengrase anódico de 3 a 5 minutos seguido de un desengrase catódico de 1 a 2 minutos. Esto se puede lograr mediante dos procesos de desengrase o utilizando una fuente de alimentación con un dispositivo de conmutación.
Para aceros de alta resistencia, aceros para muelles y piezas delgadas, con el fin de prevenir la fragilización por hidrógeno, solo se realiza un desengrase anódico durante varios minutos. Sin embargo, en piezas de metales no ferrosos, como el cobre y sus aleaciones, no se puede utilizar el desengrase anódico, permitiéndose únicamente el desengrase catódico durante 1-2 minutos.
En cuanto a la preparación y el mantenimiento de la solución desengrasante, la preparación de soluciones desengrasantes químicas y electrolíticas es relativamente sencilla. Primero, utilice 2/3 del volumen del tanque de agua para disolver los demás materiales, excepto los tensioactivos, y remueva constantemente (para evitar que el producto se apelmace). Dado que estos materiales liberan calor al disolverse, no es necesario calentarlos. Los tensioactivos deben disolverse por separado en agua caliente antes de añadirlos. Si no se disuelven de una sola vez, se puede desechar el líquido transparente superior y luego añadir agua para su disolución. Añada hasta completar el volumen especificado y remueva bien antes de usar.
Se debe prestar atención a la gestión del fluido de eliminación de aceite:
① Realice pruebas y reponga los materiales periódicamente. Los tensioactivos deben reponerse semanal o quincenalmente, en una cantidad que oscile entre un tercio y la mitad de la cantidad original, según el volumen de producción.
② Las placas de hierro utilizadas no deben contener impurezas de metales pesados en exceso para evitar que se introduzcan en el recubrimiento. La densidad de corriente debe mantenerse entre 5 y 10 A/dm², y su selección debe garantizar la suficiente generación de burbujas. Esto no solo asegura el desprendimiento mecánico de las gotas de aceite de la superficie del electrodo, sino que también agita la solución. Cuando la mancha de aceite en la superficie es constante, cuanto mayor sea la densidad de corriente, mayor será la velocidad de desengrase.
③ Las manchas de aceite flotantes en el tanque deben eliminarse de manera oportuna.
④ Limpie regularmente los lodos y la suciedad del tanque y reemplace la solución del tanque de inmediato.
⑤ Intente utilizar tensioactivos de baja formación de espuma en el electrolito; de lo contrario, su introducción en el tanque de galvanoplastia afectará la calidad.
¿Cómo dominar y gestionar el proceso de grabado ácido (decapado)?
Al igual que el desengrasado, el grabado ácido (decapado) desempeña un papel importante en el tratamiento previo al recubrimiento. Estos dos procesos se utilizan conjuntamente en la producción previa al recubrimiento, y su principal objetivo es eliminar el óxido y las capas de óxido de las piezas metálicas recubiertas.
Generalmente, el proceso para eliminar grandes cantidades de óxidos se denomina grabado fuerte, mientras que el proceso para eliminar finas películas de óxido apenas visibles a simple vista se denomina grabado débil. Este último se subdivide en grabado químico y grabado electroquímico. El grabado débil se utiliza como tratamiento final tras el grabado fuerte, es decir, antes de que la pieza entre en el proceso de galvanoplastia. Este proceso activa la superficie metálica y suele pasarse por alto durante la producción, lo que constituye una de las causas del desprendimiento del recubrimiento.
Si la solución de grabado débil es uno de los componentes de la siguiente solución de galvanoplastia, o si su introducción no afectará a la solución de galvanoplastia, es mejor introducir directamente las piezas de galvanoplastia activadas en el tanque de galvanoplastia sin limpiarlas.
Por ejemplo, con la solución de activación de ácido diluido que se utiliza antes del niquelado, para garantizar el buen desarrollo del proceso de grabado, es necesario desengrasar antes del grabado; de lo contrario, el ácido y los óxidos metálicos no podrán hacer buen contacto y la reacción de disolución química será difícil de llevar a cabo.
Por lo tanto, para dominar bien el grabado ácido, también es necesario aclarar teóricamente estos principios básicos.
Generalmente, para eliminar la capa de óxido de las piezas de hierro y acero, se utilizan principalmente ácido sulfúrico y ácido clorhídrico para el grabado ácido. El método es sencillo, pero en la práctica, si no se presta atención, resulta difícil lograr el resultado deseado.
Los criterios de selección para las condiciones del proceso de grabado con ácido sulfúrico suelen basarse en la experiencia, observando el aspecto de la pieza tras el decapado, un aspecto que, en definitiva, no puede controlarse cuantitativamente. La práctica ha demostrado que el efecto del decapado con ácido sulfúrico en la eliminación de óxidos a 40 °C es mucho mayor que a 20 °C, pero al aumentar aún más la temperatura, el efecto de desprendimiento no se incrementa proporcionalmente.
Al mismo tiempo, en ácido sulfúrico con una concentración inferior al 20%, a medida que aumenta la concentración, la velocidad de grabado ácido se acelera, pero cuando la concentración supera el 20%, la velocidad de grabado ácido disminuye. Por esta razón, creemos que las condiciones de proceso estándar de una concentración de ácido sulfúrico del 10% al 20% y un grabado por debajo de 60 °C son más apropiadas. Cabe señalar también que, con respecto al grado de envejecimiento de la solución de ácido sulfúrico, generalmente, cuando el contenido de hierro en la solución de decapado supera los 80 g/L y el contenido de sulfato ferroso supera los 2,5 g/L, la solución de ácido sulfúrico ya no se puede utilizar.
En este momento, se debe enfriar la solución para que cristalice y se elimine el exceso de sulfato ferroso, y luego se debe agregar ácido nuevo para cumplir con los requisitos del proceso.
Los criterios de selección para las condiciones del proceso de grabado ácido con ácido clorhídrico son: la concentración debe controlarse generalmente entre el 10 % y el 20 %, y el proceso debe realizarse a temperatura ambiente. En comparación con el ácido sulfúrico, bajo las mismas condiciones de concentración y temperatura, la velocidad de grabado con ácido clorhídrico es entre 1,5 y 2 veces mayor que con ácido sulfúrico.
La elección entre ácido sulfúrico y ácido clorhídrico para el grabado ácido depende de las condiciones específicas de producción. Por ejemplo, en el grabado intenso de metales ferrosos, se suele utilizar ácido sulfúrico o ácido clorhídrico, o una mezcla de ambos en una proporción determinada.
Sin embargo, el tipo de ácido utilizado para el grabado químico intenso depende de la composición y estructura de los óxidos en la superficie de las piezas de hierro y acero. Al mismo tiempo, es necesario garantizar una velocidad de grabado rápida, un bajo costo de producción y la mínima deformación dimensional y fragilización por hidrógeno de los productos metálicos. No obstante, cabe destacar que la eliminación de las capas de óxido con ácido clorhídrico se basa principalmente en la disolución química de este ácido, y el efecto de desprendimiento mecánico del hidrógeno es mucho menor que con ácido sulfúrico. Por consiguiente, el consumo de ácido al utilizar únicamente ácido clorhídrico es mayor que al utilizar únicamente ácido sulfúrico.
Cuando las capas de óxido y óxido en la superficie de las piezas galvanizadas contienen una gran cantidad de óxidos de hierro de alta valencia, se puede utilizar el grabado con ácido mixto, que no solo ejerce el efecto desgarrador del hidrógeno sobre las capas de óxido, sino que también acelera la disolución química de los óxidos. Sin embargo, si la superficie metálica solo presenta productos de óxido sueltos (principalmente Fe₂O₃), se puede utilizar únicamente ácido clorhídrico para el grabado debido a su rápida velocidad de grabado, menor disolución del sustrato y menor fragilización por hidrógeno.
Pero cuando la superficie metálica tiene una capa de óxido densa, usar solo ácido clorhídrico consume más, tiene un costo mayor y produce un efecto de desprendimiento peor sobre la capa de óxido que el ácido sulfúrico, por lo que el ácido sulfúrico es mejor.
El grabado electrolítico (ácido electrolítico, grabado electroquímico), ya sea electrólisis catódica, electrólisis anódica o electrólisis PR (electrólisis de inversión periódica, que cambia periódicamente los polos positivo y negativo de la pieza de trabajo), se puede llevar a cabo en una solución de ácido sulfúrico al 5%-20%.
En comparación con el grabado químico, el grabado electrolítico elimina más rápidamente las capas de óxido firmemente adheridas, causa menos corrosión en el metal base, es fácil de operar y gestionar, y es adecuado para líneas de galvanoplastia automáticas. La electrólisis PR se utiliza ampliamente en Japón para eliminar las capas de óxido del acero inoxidable.
En China, muchos utilizan el decapado electrolítico catódico y anódico combinado con el desengrasado electrolítico para el tratamiento previo al recubrimiento. El ácido electrolítico anódico para metales ferrosos es adecuado para procesar piezas metálicas con gran cantidad de óxido y corrosión, y generalmente se puede realizar a temperatura ambiente. Aumentar la temperatura puede incrementar la velocidad de grabado ácido, pero no tanto como en el grabado ácido químico. Incrementar la densidad de corriente puede acelerar la velocidad de grabado ácido, pero si es demasiado alta, el metal base se pasivará.
En este momento, la disolución química y electroquímica del metal base prácticamente desaparece, quedando solo el efecto de desprendimiento del oxígeno sobre las capas de óxido. Por lo tanto, la velocidad de grabado aumenta poco, lo que debe controlarse con destreza. Generalmente, una densidad de corriente de 5-10 A/dm² es apropiada. Para el grabado con ácido anódico, se puede usar o-xileno tiourea o cola para madera sulfonada como inhibidores, con una dosis de 3-5 g/L; para el ácido electrolítico catódico de metales ferrosos, se puede usar una solución de ácido sulfúrico, o una mezcla de aproximadamente 5% de ácido sulfúrico y 5% de ácido clorhídrico, más una cantidad apropiada de cloruro de sodio. Debido a que no hay un proceso de disolución química y electroquímica evidente del sustrato metálico (hierro), la adición adecuada de compuestos que contienen Cl⁻ puede ayudar a aflojar las capas de óxido en la superficie de las piezas y acelerar la velocidad de grabado. Al mismo tiempo, se puede usar formaldehído o urotropina como inhibidores.
En resumen, el ácido sulfúrico se utiliza ampliamente para el grabado ácido de acero, cobre y latón. Además, junto con el ácido crómico y los dicromatos, se emplea para eliminar óxidos y manchas del aluminio.
Se utiliza junto con ácido fluorhídrico o ácido nítrico, o ambos, para eliminar las incrustaciones de óxido del acero inoxidable. La ventaja del ácido clorhídrico es que puede decapar eficazmente muchos metales a temperatura ambiente; una de sus desventajas es que se debe tener cuidado para evitar la contaminación por vapor de HCl y niebla ácida.
Además, el ácido nítrico y el ácido fosfórico también se utilizan comúnmente en el pretratamiento manual de recubrimientos. El ácido nítrico es un componente importante de muchos agentes de grabado brillantes. Se mezcla con ácido fluorhídrico para eliminar las capas de óxido resultantes del tratamiento térmico en aluminio, acero inoxidable, aleaciones de níquel y hierro, titanio, circonio y algunas aleaciones de cobalto.
El ácido fosfórico se utiliza para eliminar el óxido de piezas de acero y también en soluciones especiales para el decapado de acero inoxidable, aluminio, latón y cobre. La mezcla de ácido fosfórico, ácido nítrico y ácido acético se emplea en el pretratamiento del anodizado brillante de piezas de aluminio. El ácido fluorobórico ha demostrado ser la solución de decapado más eficaz para aleaciones con plomo o piezas de cobre o latón con soldadura de estaño.
Se ha informado de que la eliminación de incrustaciones y óxidos metálicos consume el 5% de la producción mundial de ácido sulfúrico, el 25% del ácido clorhídrico, la mayor parte del ácido fluorhídrico y una gran cantidad de ácido nítrico y ácido fosfórico.
Por lo tanto, dominar correctamente el uso de estos ácidos para el grabado ácido es, sin duda, un aspecto importante en la aplicación de la tecnología de tratamiento previo al recubrimiento. Si bien su uso no es difícil, sí lo es utilizarlos correctamente, conservarlos y reducir su consumo.
Fecha de publicación: 29 de enero de 2026