Proceso de grabado y cromado
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Proceso de grabado y cromado
La práctica del cromado consiste en depositar una capa de material metálico (normalmente níquel, cobre, oro o cromo) sobre un sustrato polimérico. Este proceso permite la producción de componentes estéticos con superficies metálicas, a un precio menor y con una tasa de producción mucho mayor en comparación con una pieza idéntica hecha solo de metal. Por otro lado, permite la funcionalización de componentes plásticos, aumentando su resistencia, incluso a factores ambientales como los rayos UV, o en general a otros tipos de corrosión y degradación. La capa metálica hace que los componentes sean más brillantes, con mayor resistencia y les permite conducir la electricidad. Por último, pero no menos importante, el cromado permite la creación de componentes más ligeros, dado el sustrato polimérico. Las piezas producidas mediante esta tecnología encuentran aplicaciones en el sector de la automoción, en el embalaje electrónico y en el sector inmobiliario. Además, muchos polímeros son adecuados para este proceso. Entre ellos podemos mencionar: polipropileno (PP), polisulfona (PSU), policarbonato (PC) [63]. Sin embargo, el polímero más utilizado sigue siendo el acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), tanto por sus propiedades mecánicas como por su estructura muy adecuada para crear puntos de anclaje para la posterior deposición y adhesión de la capa metálica.
El proceso de grabado y cromado
Para proceder con la deposición de la capa metálica, primero se requiere el componente polimérico, nos referiremos al proceso utilizado para el cromado de piezas de ABS: la capa metálica expuesta será de cromo. Sin embargo, antes de proceder con la deposición metálica, la superficie debe prepararse mediante los siguientes pasos:
- Limpieza: se limpia la superficie de las muestras para eliminar impurezas que podrían comprometer los pasos posteriores.
- Grabado: el componente se sumerge en un baño ácido (generalmente ácido sulfúrico y trióxido de cromo H₂SO₄+CrO₃) a una temperatura y un tiempo específicos. Este paso sirve para "activar" la superficie de la pieza: en ABS, de hecho, al proceder con el grabado, las partículas de butadieno superficiales se oxidan y, por lo tanto, se eliminan, creando las condiciones para la futura deposición del metal. Es interesante examinar este paso con mayor detalle, ya que es el más crítico para la calidad del producto final y, al mismo tiempo, un paso que puede causar daños. De hecho, la combinación de ácido sulfúrico y trióxido de cromo es muy riesgosa para el medio ambiente. En los últimos años, muchos estudios se han centrado en la búsqueda de métodos alternativos y respetuosos con el medio ambiente, también con excelentes resultados en cuanto a adhesión: reemplazaron el trióxido de cromo con dióxido de manganeso (MnO2), con excelentes resultados. en cambio explotaron la fotooxidación con el uso de ClO2, para oxidar el butadieno de la superficie, con la posterior deposición de cobre.
- Neutralización: paso realizado en los casos en que el grabado se realiza utilizando ácido crómico; en este paso, de hecho, se cancela el efecto corrosivo del ácido mencionado anteriormente (pasamos del cromo hexavalente al cromo trivalente).
- Activación: Una vez obtenida una superficie grabada, procedemos a la deposición de los sitios de nucleación de la capa metálica. Este paso se realiza utilizando una solución coloidal acuosa que contiene nanopartículas de paladio, recubiertas con una capa de cloruro de estaño (SnCl2). Estas partículas actúan como sitios de activación y como catalizadores para la reacción de deposición.
- Aceleración: Se retira la capa externa de cloruro de estaño, evitando la oxidación de las nanopartículas. Esto debe hacerse poco después de la activación, para evitar la agregación de partículas y, por lo tanto, una deposición no homogénea.
- Níquel o cobre químico: se crea la capa de adhesión metálica sobre el polímero grabado. Esta capa puede ser de cobre o níquel, y se utiliza para deposiciones posteriores, haciendo que la superficie sea conductora. El cobre tiene ventajas en términos de ductilidad y menor resistencia eléctrica, con la desventaja de un proceso que es más difícil de controlar en comparación con el níquel. Todos los pasos anteriores sirven para activar la superficie. Una vez depositada la capa de cobre o níquel, se puede llevar a cabo la deposición de las nanopartículas.
