Enchapado

El chapado en oro es un método para depositar una fina capa de oro sobre la superficie del vidrio o del metal, generalmente cobre o plata.

El chapado en oro se utiliza frecuentemente en electrónica para proporcionar una capa conductora de electricidad y resistente a la corrosión sobre el cobre, generalmente en conectores eléctricos y placas de circuitos impresos . Con el chapado directo de oro sobre cobre, los átomos de cobre tienden a difundirse a través de la capa de oro, lo que provoca el empañamiento de su superficie y la formación de una capa de óxido/sulfuro. Por lo tanto, es necesario depositar una capa de un metal barrera adecuado, generalmente níquel, sobre el sustrato de cobre, formando una estructura tipo sándwich de cobre-níquel-oro.

Los metales y el vidrio también pueden recubrirse con oro con fines ornamentales, utilizando diversos procesos que generalmente se denominan dorado .

Los zafiros, los plásticos y la fibra de carbono son otros materiales que pueden ser recubiertos mediante técnicas avanzadas de galvanoplastia. Los sustratos que se pueden utilizar son prácticamente ilimitados. ^{[ 2 ]}

El baño de plata se utiliza desde el siglo XVIII para ofrecer versiones más económicas de artículos domésticos que, de otro modo, se fabricarían en plata maciza, como cubiertos , recipientes de diversos tipos y candelabros. En el Reino Unido, las oficinas de ensayo , así como los comerciantes y coleccionistas de plata, utilizan el término «plata chapada» para referirse a artículos de plata maciza, derivado mucho antes de la invención del baño de plata de la palabra española «plata», ya que las incautaciones de plata de los barcos españoles que transportaban plata desde América constituían una importante fuente de plata en aquella época. Esto puede generar confusión al hablar de artículos de plata: chapados o bañados en plata. En el Reino Unido, es ilegal describir los artículos bañados en plata como «plata». No es ilegal describirlos como «plata chapada», aunque esto sea incorrecto gramaticalmente.

La forma más antigua de plateado era el plateado de Sheffield , en el que finas láminas de plata se fusionaban a una capa o núcleo de metal base, pero en el siglo XIX se introdujeron nuevos métodos de producción (incluida la galvanoplastia). El metal Britannia es una aleación de estaño, antimonio y cobre desarrollada como metal base para el plateado.

Otro método que se puede utilizar para aplicar una fina capa de plata a objetos como el vidrio consiste en colocar el reactivo de Tollens en un vaso, añadir glucosa/dextrosa y agitar el frasco para favorecer la reacción.

En aplicaciones electrónicas, a veces se utiliza plata para el recubrimiento de cobre, ya que su resistencia eléctrica es menor (véase Resistividad de diversos materiales ); más aún a frecuencias altas debido al efecto pelicular . Los condensadores variables se consideran de máxima calidad cuando tienen placas plateadas. Del mismo modo, los cables plateados, o incluso los de plata maciza, son muy apreciados en aplicaciones de audio ; sin embargo, algunos expertos consideran que, en la práctica, el recubrimiento suele estar mal realizado, lo que da como resultado una calidad inferior a la de cables de cobre de precio similar. ^{[ 3 ]}

Se debe tener cuidado con las piezas expuestas a ambientes de alta humedad , ya que en tales entornos, cuando la capa de plata es porosa o contiene grietas, el cobre subyacente sufre una rápida corrosión galvánica , desprendiendo el recubrimiento y dejando al descubierto el cobre; un proceso conocido como corrosión intergranular . El cobre plateado que se mantiene en un ambiente libre de humedad no sufrirá este tipo de corrosión.

El recubrimiento de cobre es el proceso de formar electrolíticamente una capa de cobre sobre la superficie de un objeto. Se utiliza comúnmente como una alternativa aún más económica al recubrimiento de plata, ya que es mucho más barato que esta última.

El baño de rodio se utiliza ocasionalmente sobre oro blanco, plata o cobre y sus aleaciones. Generalmente, primero se deposita una capa barrera de níquel sobre la plata, aunque en este caso no es para evitar la migración de la plata a través del rodio, sino para evitar la contaminación del baño de rodio con plata y cobre, que se disuelven ligeramente en el ácido sulfúrico que suele estar presente en la composición del baño. ^{[ 4 ]}

El cromado es un tratamiento de acabado que utiliza la deposición electrolítica de cromo . La forma más común de cromado es el cromado brillante fino y decorativo , que suele consistir en una capa de 10 μm sobre una capa subyacente de níquel . Al cromar sobre hierro o acero, una capa subyacente de cobre permite que el níquel se adhiera. Los poros (pequeños orificios) en las capas de níquel y cromo ayudan a aliviar la tensión causada por la diferencia de dilatación térmica , pero también perjudican la resistencia a la corrosión del recubrimiento. La resistencia a la corrosión depende de la capa de pasivación , que está determinada por la composición química y el procesamiento, y se daña por grietas y poros. En un caso especial, los microporos pueden ayudar a distribuir el potencial electroquímico que acelera la corrosión galvánica entre las capas de níquel y cromo. Según la aplicación, los recubrimientos de diferentes espesores requerirán diferentes equilibrios de las propiedades mencionadas. El cromado brillante fino proporciona un acabado similar al de un espejo a elementos como marcos de muebles metálicos y molduras de automóviles. Los depósitos más gruesos, de hasta 1000  μm, se denominan cromo duro y se utilizan en equipos industriales para reducir la fricción y el desgaste.

La solución tradicional utilizada para el cromado duro industrial se compone de aproximadamente 250 g/L de CrO₃ _y unos 2,5 g/L de SO₄⁻ _. ^En solución, el cromo existe como ácido crómico, conocido como cromo hexavalente . Se utiliza una corriente alta, en parte para estabilizar una fina capa de cromo (+2) en la superficie de la pieza cromada. El cromo ácido tiene un bajo poder de penetración; los detalles finos o los orificios quedan más alejados y reciben menos corriente, lo que resulta en un cromado deficiente.

Los recubrimientos de zinc previenen la oxidación del metal protegido al formar una barrera y actuar como ánodo de sacrificio si esta barrera se daña. El óxido de zinc es un polvo blanco fino que (a diferencia del óxido de hierro ) no provoca la degradación de la integridad superficial del sustrato durante su formación. De hecho, si no se altera, el óxido de zinc puede actuar como barrera contra una mayor oxidación, de forma similar a la protección que ofrecen las capas de óxido al aluminio y al acero inoxidable . La mayoría de las piezas de hardware están galvanizadas, en lugar de galvanizadas con cadmio . ^{[ 5 ]}

El recubrimiento de zinc-níquel es uno de los mejores acabados resistentes a la corrosión disponibles, ofreciendo más de 5 veces la protección del recubrimiento de zinc convencional y hasta 1500 horas de rendimiento en la prueba de niebla salina neutra. Este recubrimiento es una combinación de una aleación de zinc-níquel con alto contenido de níquel (10-15 % de níquel) y alguna variación de cromato. Los cromatos mixtos más comunes incluyen cromato hexavalente iridiscente, trivalente o trivalente negro. Utilizado para proteger acero, hierro fundido, latón, cobre y otros materiales, este recubrimiento ácido es una opción segura para el medio ambiente. ^{[ 6 ]} El cromato hexavalente ha sido clasificado como carcinógeno humano por la EPA y la OSHA. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

El proceso de estañado se utiliza ampliamente para proteger superficies tanto ferrosas como no ferrosas . El estaño es un metal útil para la industria alimentaria, ya que no es tóxico, es dúctil y resistente a la corrosión. Su excelente ductilidad permite dar forma a una lámina de metal base recubierta de estaño sin dañar la capa superficial. Proporciona protección sacrificial para el cobre, el níquel y otros metales no ferrosos, pero no para el acero .

El estaño también se utiliza ampliamente en la industria electrónica debido a su capacidad para proteger el metal base de la oxidación, preservando así su soldabilidad. En aplicaciones electrónicas, se puede añadir entre un 3 % y un 7 % de plomo para mejorar la soldabilidad y evitar la formación de filamentos metálicos en depósitos sometidos a compresión, que de otro modo provocarían cortocircuitos. Sin embargo, la normativa RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), vigente desde 2006, exige que no se añada plomo intencionadamente y que el porcentaje máximo no supere el 1 %. Se han concedido algunas exenciones a los requisitos de RoHS en aplicaciones electrónicas críticas debido a fallos conocidos que se han producido como consecuencia de la formación de filamentos de estaño.

En algunos casos, es conveniente codepositar dos o más metales para obtener un depósito de aleación electrodepositada. Según el sistema de aleación, la aleación electrodepositada puede fortalecerse por solución sólida o endurecerse por precipitación mediante tratamiento térmico para mejorar sus propiedades físicas y químicas. La aleación de níquel-cobalto es una aleación electrodepositada común.

Los recubrimientos compuestos de matriz metálica se fabrican mediante el baño de una suspensión de partículas cerámicas sobre un sustrato. La selección precisa del tamaño y la composición de las partículas permite optimizar el depósito para lograr resistencia al desgaste, un buen rendimiento a altas temperaturas o una mayor resistencia mecánica. El carburo de tungsteno , el carburo de silicio , el carburo de cromo y el óxido de aluminio (alúmina) se utilizan comúnmente en la electrodeposición de compuestos.

El recubrimiento de cadmio está bajo escrutinio debido a la toxicidad ambiental del metal cadmio. El recubrimiento de cadmio se utiliza ampliamente en algunas aplicaciones en los campos aeroespacial, militar y de aviación. Sin embargo, se está eliminando gradualmente debido a su toxicidad. ^{[ 9 ]} Los fabricantes de componentes militares y aeroespaciales, como Amphenol Aerospace , han estado explorando recientemente reemplazos de galvanoplastia directos para su uso con equipos actualmente en servicio con el fin de apoyar la eliminación gradual de este peligroso acabado. ^{[ 10 ]}

El recubrimiento de cadmio (o cad. plating ) ofrece una larga lista de ventajas técnicas, como una excelente resistencia a la corrosión incluso con espesores relativamente bajos y en atmósferas salinas, suavidad y maleabilidad , ausencia de productos de corrosión pegajosos y/o voluminosos, compatibilidad galvánica con el aluminio, ausencia de deslizamiento intermitente , lo que permite un apriete fiable de las roscas recubiertas, se puede teñir en muchos colores y transparente, tiene buena lubricidad y soldabilidad, y funciona bien tanto como acabado final como base de pintura. ^{[ 5 ] [ 11 ]}

Si las preocupaciones medioambientales son importantes, en la mayoría de los aspectos el chapado de cadmio puede sustituirse directamente por chapado de oro, ya que comparte la mayoría de las propiedades del material, pero el oro es más caro y no puede servir como base para la pintura.

El níquel se deposita electrolíticamente mediante un baño de Watts , una celda electrolítica con un ánodo de níquel y un electrolito que contiene sulfato de níquel , cloruro de níquel y ácido bórico . ^{[ 12 ]} En ocasiones, se utilizan otras sales de níquel, como el sulfato de níquel y amonio, en lugar de sulfato de níquel.

El niquelado químico, también conocido como eníquel o NiP , ofrece muchas ventajas: espesor de capa uniforme sobre la mayoría de las superficies complejas, recubrimiento directo de metales ferrosos (acero), resistencia superior al desgaste y a la corrosión en comparación con el niquelado o cromado electrolítico. Gran parte del cromado realizado en la industria aeroespacial puede sustituirse por niquelado químico; además, los costes medioambientales, los costes de eliminación de residuos de cromo hexavalente y la notoria tendencia a la distribución desigual de la corriente favorecen el niquelado químico. ^{[ 13 ]}

El niquelado químico es un proceso autocatalítico. La capa de níquel resultante es un compuesto de NiP con un contenido de fósforo del 7 al 11 %. Las propiedades de dureza y resistencia al desgaste de la capa resultante se ven muy afectadas por la composición del baño y la temperatura de deposición, que debe regularse con  una precisión de 1 °C, generalmente a 91  °C.

Durante la circulación del baño, cualquier partícula presente en él también se niquelará; este efecto se aprovecha en procesos de recubrimiento con partículas como carburo de silicio (SiC) o politetrafluoroetileno (PTFE). Si bien es superior a muchos otros procesos de recubrimiento, resulta costoso debido a su complejidad. Además, el proceso es prolongado incluso para capas delgadas. Cuando solo se busca resistencia a la corrosión o un tratamiento superficial, no se requiere un control estricto de la composición y la temperatura del baño, y el proceso se utiliza para recubrir varias toneladas en un solo baño.

Se sabe que las capas de niquelado químico proporcionan una adhesión superficial extrema cuando se aplican correctamente. El niquelado químico es no magnético y amorfo. Las capas de niquelado químico no son fácilmente soldables ni se adhieren a otros metales o a otras piezas niqueladas bajo presión. Este efecto beneficia a los tornillos niquelados fabricados con materiales maleables como el titanio. La resistencia eléctrica es mayor en comparación con el niquelado de metales puros.

El término "recubrimiento de aluminio" puede referirse tanto al recubrimiento sobre aluminio ^{[ 14 ]} como al recubrimiento de aluminio sobre otros materiales. ^{[ 15 ]}