cromado de polimeros
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5/24/2018 Cromado de Polimeros
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CROMADO DE POLIMEROSAlay Adrian, Mauricio Barreno, Daniel Canchignia, Cristian Chimbo.
Ingeniera Mecatronica, Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE, Quijano y Ordes S/N y
Hermanos Pez, Latacunga, Ecuador.
Email:[email protected],[email protected],[email protected]
RESUMEN
Los recubrimientos de cromo se utilizan como
capas protectoras contra la corrosin y como
acabado decorativo. En general, estos
recubrimientos se realizan en baos qumicosformulados 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.
Fig. 1 Espejos retrovisores
ABSTRACT
Chromium coatings are used as protective
layers against corrosion and as a decorative
finish. In general, these coatings are made in
chemical baths formulated with hexavalent
chromium.
In the case of plastic coating takes purely
decorative purposes. It is a process widely
used in plastic parts for automobiles.
INTRODUCCIN
Considerando que los Polimeros(Plasticos) no
son conductores de la electricidad, requieren
ser sometidos a procesos complejos de pre
tratamiento 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 semi
brillante y nquel brillante.
Fig. 2 Artculos decorativos varios.
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com/2011/06/abs.htmlhttp://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com/2011/06/abs.htmlhttp://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com/2011/06/abs.htmlhttp://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com/2011/06/abs.htmlmailto:[email protected]:[email protected]:[email protected] -
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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.
Fig.3 Grifera
DESCRIPCIN DEL PROCESO
La pieza plstica a cromar primeramente se
limpia para eliminar suciedad, gratitud o polvoque 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 micro poros 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.
Fig.4 Bao electroltico
Existen mtodos en que se utiliza sulfato de
cobre en presencia de cianuro de sodio opotasio 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
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segunda capa de cobre se puede niquelar,
cromar, platear, broncear, etc.
TIPOS DE PLASTICOS ABS
PVC
METRAQUILATO
RESINAS (epoxidcas - fenolicas
amidicas, poliuretanicas)
POLICARBONATO
POLIURETANO (espuma)
POLIETILENO
POLIESTIRENO (porexpan)
POLIPROPILENO
POLIAMIDAS
ELASTOMEROS (gomas)
VINILO
ALEACIONES
CUALQUIER PLASTICO.
TIPOS DE CROMO UTILIZADOS
El proceso de Cromado se desarrolla en dos
tipos de Cromo:
A. CROMO DURO. Se caracteriza por
ofrecer:
Aumento de la dureza (68 Rc o 900-
1000 Vickers).
Aumento en la resistencia al desgaste
mayor que el ofrecido por los acerosenriquecidos,
Mayor resistencia a los materiales
abrasivos y a la erosin provocada por
fluidos,
Disminucin de las holguras,
compatibilidad a altas temperaturas
Resistencia a la corrosin, a la prdida
de sus propiedades mecnicas a bajas
temperaturas y repulsin a la suciedad.
B. CROMO DECORATIVO. Se caracteriza
por ofrecer:
Mejorar el aspecto
Proporciona brillo excepcional Resistente a la corrosin.
C. SEMEJANZAS:
Tanto en el cromo decorativo como en
el cromo duro se utilizan rectificadores
del corriente que pueden ser de 250,
500 y 1000A.
D. DIFERENCIAS:
En el cromado decorativo se trabaja con
intensidades mximas de 5 A por dm2,
mientras que en el cromado duro se
utilizan densidades de corriente de 30 a
50 A por dm2.
Respecto a la temperatura, en el
cromado decorativo no se pasa de
45C, mientras que en el cromado duro
se trabaja a unos 55C.
El espesor de la pelcula en el cromado
duro es de 0,05 a 0,1 mm, y en el
cromado decorativo no llega, en
general, a 0,001 mm.
E. PARMETROS PARA BAOS DE
CROMO
Tabla 1. Equivalencias para baos de cromo
duro y decorativo.
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Tabla 2. Datos para Baos
PERSPECTIVA E INNOVACIONES
El cromo hexavalente (Cr (VI)), es el materialms utilizado para procesos concretamente decromado, pero una de las grandes desventajasque presenta este material es su potencial
cancergeno.Un nuevo proceso basado en una tecnologade auto-ensamblaje molecular (SAM selfassembly molecular) mediante el uso de nanopartculas, permitir evitar el uso de estematerial, con el propsitos medioambientales,eliminando el uso de cido crmico,catalizadores de paladio y depsitoselectroqumicos de nquel.
Actualmente, esta alternativa presenta variaslimitaciones tales como:
- Baja resistencia a la corrosin delrecubrimiento,
- Acabados de baja calidad,
- Formacin de cromo hexavalente durante elproceso por oxidacin andica.
A. ESPESOR DEL CROMADO
Los espesores del recubrimiento en cromo
varan segn los requerimientos ycaractersticas de cada pieza:
. Para piezas nuevas, sometidas a trabajosmecnicos severos como vstagos y ejes, losespesores van de 2.0 a 3.0 dcimas demilmetro. Tambin se incluye en este grupolos utillajes empleados en la fabricacin deladrillo refractarios que trabajan con abrasivos.
. Recuperacin de piezas desgastadas ycorreccin de defectos de mecanizado, el
espesor en estos casos puede llegar 1.0milmetro.
. Para piezas cromadas contra corrosin, losespesores rondan de 1.0 a 5.0 centsimas demilmetro. En este grupo se encuentrandistintas piezas como moldes, matrices,rodillos de artes grficas, entre otros.
POLEMICA DE SUS EFECTOS
As como son ampliamente conocidos losbeneficios del cromado en la industria,tambin lo son los efectos nocivos queprovocan los desechos del proceso y queprovienen directamente de uno de los dosestados de valencias estables en las que seencuentra el elemento en la naturaleza: elhexavalente (CrO3).
Este estado de valencia, resulta altamenteperjudicial para la vida humana y para elmedio ambiente. Es as que, a nivel de lasalud y segn la United States EnviromentalProtection Agency EPA, este compuesto esuna de las causas directas del cncer depulmn, a la vez que segn investigaciones de
un grupo de pediatras y gineclogos deFirmat, realizadas en 1999, tambin tieneincidencia sobre abortos espontneos ymalformaciones en bebs.
Por estas razones, alrededor del mundo, se halanzado una alerta frente a la necesidad demanipularlo correctamente, y se hanadelantado ensayos para probar nuevasfrmulas de cromo trivalente que reduzcannotablemente los peligros sobre la vida y lasaltas inversiones que deben hacer lasempresas para tratar los desechos slidos delproceso de cromado y evitar la contaminacinde las fuentes de agua.
Al respecto, el Departamento de IngenieraMecnica y Mecatrnica de la UniversidadNacional de Colombia adelanta un proyectosobre cromo trivalente que permitira reducirsensiblemente los costos de manejo deresiduos y que se hace, en Colombia,tradicionalmente en rellenos sanitarios. Una
empresa tradicional invierte en promedio50.000 pesos diarios en el manejo de aguas
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representado slo en qumicos, sin incluirpersonal ni costo de disposicin de residuos;este desarrollo permitira eliminar este procesocon la ventaja adicional de no contaminar el
ambiente ni afectar la salud de lostrabajadores explica el Ingeniero QumicoJavier Surez Garca, lder del proyecto en laMaestra de Materiales y Procesos.
SECTORES DE APLICACIN
Tabla 3. Principales sectores Usuario deCromado
CONCLUSIONES:
Los recubrimientos de cromo en plsticoes ms utilizado en la industria automotrizcon fines decorativos, puesto que elcromo le da un toque de elegancia.
Se obtienen depsitos mejores de cromoy de mayor cobertura a bajastemperaturas, pero en esas condiciones,se deber trabajar con menor densidadde corriente para prevenir el "quemado".
La velocidad de depsito esproporcionalmente ms lenta, debiendo
estar el objeto a cromar mayor tiempo en
proceso dentro del bao, para laobtencin de un espesor equivalente.
Para el recubrimiento en cromo duro,cuanto ms cerca este el nodo delctodo ms uniforme es la distribucin delcromo, por lo que conveniente aunque noimprescindible que el nodo tenga almenos diez veces ms superficie que lade la pieza a recubrir.
Si se desea demostrar la calidad de laadherencia del recubrimiento, o de laproteccin frente a la corrosin qumica
de los artculos recubiertos segn elprocedimiento descrito previamente, serealizan ensayos que pueden ser segnel estndar D6577-00, o uso de productosqumicos o microscopios, variando latemperatura, con impacto repetido, entreotros.
Una de las grandes desventajas delcromo hexavalente (Cr(VI)), (actualmente
el ms utilizado), es que presenta unpotencial cancergeno, por lo que algunosproyectos como el ECOSAM, buscandesarrolla un nuevo proceso basado enuna tecnologa de auto-ensamblajemolecular.
Una vez cromada la pieza de materialplstico, sta puede ser niquelada,plateada.
En el proceso de cromado, el brillo delrecubrimiento est en funcin de latemperatura y de la intensidad decorriente; se necesitan temperaturas msaltas cuanto mayor es la intensidad decorriente.
RECOMENSACIONES:
Si se desea depsitos de cromo
brillantes, en necesario trabajar contemperaturas por arriba de los 27C, y
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con intensidades de corriente de 4,3Amperios por dm2.
Para la electrlisis del cromo es
conveniente emplear corriente continuafiltrada. No es conveniente emplearcorriente rectificada de media onda sinfiltrar ya que en los momentos en que latensin es nula el cido crmico ataca alcromo, causando el aumento de suresistencia elctrica y se disminuye laadherencia de las capas subsiguientes.
No se deben dejar las piezas a cromar
inmersas en el electrolito sin corriente ycuando se sumerjan por primera vezdebern llevar la corriente conectada.
Cuando se requiera cromar una piezaplstica con fines decorativos, essuficiente aplicar un espesor de 0,25 m.
Para el cromado, se prefiere la utilizacinde soportes (ganchos para sostener la
pieza) de titanio, ya que si bien es mscostoso que cualquier otro material,resulta inatacable con los productosqumicos.
REFERENCIAS
[1] Thorpe , edicin 1931.
[2] Kirk , edicin 1961.
[3] McGraw-Hill , edicin 1997
[4] Oliver Bader y Michel thret,ETA, edicin 1969.
[5] Gutirrez y Miranda , Dossat,
Madrid, edicin 1946.
[6] Perry Green, edicin 1999.
[7] Boletn de la Sociedad Espaola deCermica y Vidrio, Vol 44, No 6 (2005):409-
41410.3989/cyv.2005.v44.i6.340
[8] Anon Cold stamping and warm forging,pp.618-20 de la Moderm Plastic Encyclopedia1969-1970, de Sidney Gross, ed.(McGraw-HillBook Co., New York), 46 (10A), Octubre,1969.
[9] Frissell > 1967
[10] Benning 1969. Calvin. Calvin JamesBenning, Plastic Foams, Fohn Wiley and Sons,
New York, 1969.
ANEXOS
Fig.5 Parrilla de Plstico Cromado
http://www.monografias.com/Quimica/index.shtmlhttp://www.monografias.com/Tecnologia/index.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/diccienc/diccienc.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/quimidos/quimidos.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/fimi/fimi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/mapro/mapro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/mapro/mapro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/fimi/fimi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/quimidos/quimidos.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/diccienc/diccienc.shtmlhttp://www.monografias.com/Tecnologia/index.shtmlhttp://www.monografias.com/Quimica/index.shtml -
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Fig.6 Logo de plstico cromado
BIBLIOGRAFA
Daniel Canchignia. Naci
el 10 de Mayo de 1991 en
Quito provincia de
Pichincha en Ecuador.
Graduado en Bachillerato
General en Ciencias en el
ao 2009, actualmente Estudiante de
Ingeniera Mecatrnica en la Universidad de
las fuerzas armadas ESPE Extensin
Latacunga.
reas de Inters: Dibujo Asistido por
computadora, Diseo Grfico, Informtica,
Comunicacin de Datos (Fibra ptica).
Email:[email protected]
Cristian Chimbo. Naci el
20 de octubre de 1992 en
Guaranda provincia de
Bolvar en Ecuador.
Graduado en Bachillerato
en Julio del 2011 especialidad Fsico
Matemtico, actualmente Estudiante de
Ingeniera Mecatrnica en la Universidad de
Fuerzas Armadas ESPE-Extensin Latacunga.
Email:[email protected]
Adrian Alay Romero. Naciel 22 de agosto de 1994 en elcantn La Man provincia deCotopaxi en Ecuador.Graduado en Bachillerato deespecialidad FsicoMatemtico en el ao 2011,
actualmente estudiante de IngenieraMecatrnica en la Universidad de las FuerzasArmadas ESPEExtensin Latacunga.
reas de Inters: Dibujo artstico, Dibujoasistido por computadora, Fsica en general.
Mauricio Barreno, naci el
07 de Abril de 1993 en Queroprovincia de Tungurahua enEcuador. Obtuvo el ttulo deBachiller en Fsico-Matemtico en el ao 2011,actualmente es estudiante de
Ingeniera Mecatrnica en laUniversidad de las fuerzas armadas ESPE Extensin Latacunga.
reas de Inters: Programacin, DibujoAsistido por Computadora, Electrnica,Informtica,
Email:[email protected]
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]