Claus per a la selecció d’un bon aplicador de recobriments

Article cedit per Atotech (www.atotech.com)

Logo Atotech Inelca Consulting

Autors:

Steve Kocka: Director general General Metall Finishing per a Amèrica del Nord en Atotech USA LLC

Markus Ahr: Gerent mundial de productes de recobriments de protecció contra la corrosió en Atotech

 

Seleccionar l’aplicador adequat de recobriments electrolítics pot ser un desafiament tan gran com produir la peça. Aquestes són les consideracions clau per a garantir un acabat de qualitat i un lliurament raonable.

A mesura que el món industrial continua evolucionant, la necessitat de recobriments de superfícies metàl·liques també canvia. Els desafiaments plantejats pel propietari final d’una peça determinada, es tornen més complexos. S’hauran de tenir en compte diversos punts per a triar l’aplicador d’acabat apropiat

Així com existeixen diferents nivells de qualitat entre les instal·lacions de fabricació de metalls i metal·lúrgia, també existeixen molts nivells diferents entre els aplicadors en el món del recobriment. Triar el recobridor correcte és un pas important que sovint es passa per alt en la fase final de fabricació. Per a aconseguir un treball ben fet, cal tenir en compte alguns punts bàsics:

  • Logística: La logística pot exercir un paper important. En alguns casos, la ubicació del proveïdor d’acabats és crítica ja que el transport influeix en el cost final de la peça acabada. Alguns aplicadors tenen la seva pròpia flota de camions.
  • Orgànic versus inorgànic: Requerir acabats orgànics (pintura) o acabats inorgànics pot tenir un impacte en l’elecció de l’aplicador més adequat per al treball. La selecció d’un recobridor que compleixi amb els requisits de qualitat, així com l’especificació del OEM final és un punt important. La grandària de les peces a processar també pot ser un factor limitant. Cap la peça en la cabina de pintura / la cuba / la cuba de cataforesis,.. ? Alguns OEM especifiquen una química de procés molt específica, i no tots els aplicadors tindran aquests acabats o químiques. Examini a fons les capacitats del recobridor abans de comprometre’s amb el treball.
  • Capes: En l’actualitat, sovint una sola capa de recobriment no és suficient per a complir amb els criteris decoratius o de corrosió de l’usuari final. Aquí és on les coses es tornen més complicades. Buscar un aplicador que pugui proporcionar acabats tant orgànics com inorgànics és un element clau en aquest àmbit. Com a exemple, l’acabat pot ser un recobriment electrolític de zinc o zinc / níquel, seguit d’un passivat trivalent que compleixi amb RoHs, d’un acabat inorgànic com *cataforesis, pintura en pols, pintura humida, adhesius (unió de goma) o zinc lamel·lar .Totes aquestes possibles combinacions de recobriments ofereixen aspectes i propietats completament diferents a de les quals pot oferir un recobriment d’una sola capa. Treballar amb un aplicador el proveïdor de productes del qual químics tingui tots els acabats necessaris evitarà que ens assenyalin com a responsables si sorgeixen problemes de recobriment.
  • Gruix: L’especificació del gruix final del recobriment també és un element crític en triar un aplicador. Per a aplicar recobriments de zinc lamel·lar per immersió / centrifugat, es necessita l’equip apropiat per a minimitzar acumulacions al cap o la rosca (per a fixacions) o evitar el bloqueig de forats cecs roscats. No tots els aplicadors tenen disponibles aquests equips d’aplicació.
  • Qualitat: Té l’aplicador un sistema de qualitat? Les acreditacions, com CQI (GM) o DIN EN ISO 9001, IATF 16949, etc. poden proporcionar el nivell de qualitat necessari. No tots els aplicadors tenen implantats sistemes de qualitat avançats.
  • Assembli de peces: Si una peça s’assemblarà amb una altra procedent d’un origen o procés diferent, podrien sorgir dubtes de tipus decoratiu, com la “coincidència de colors”, o de tipus funcional com a “preocupacions de corrosió galvànica”. Un exemple típic en la indústria de l’automòbil és muntar estructures d’alumini usant caragols d’acer recoberts.
  • Proves: L’aplicador hauria de tenir accés a un centre tècnic on poder aplicar i comparar diversos tipus de recobriments per a la seva avaluació, així com ser capaç de realitzar els assajos de corrosió i coeficient de fricció requerits.
  • Equipament: té l’aplicador tot l’equipament necessari o necessitarà incorporar nous equips especials? Alguns aplicadors fan els seus propis accessoris, amb el que poden optimitzar els temps de producció i aportar un valor afegit a la cadena de subministrament completant més passos en un mateix lloc.
  • Proveïdor de recobriments: En alguns casos, l’empresa que subministra la química i materials per al recobriment a l’aplicador, pot tenir importants recursos a la seva disposició:
    • Centres tècnics interns amb capacitat per a processar peces de gran grandària, amb el que poder proporcionar mostres de producció real amb variats processos de recobriment.
    • Laboratoris analítics i metal·lúrgics que poden examinar les condicions de la superfície, així com analitzar els processos, ajudant tant en la definició d’un procés com en la identificació de les causes dels possibles defectes.
    • Múltiples capacitats de recobriment, que poden oferir al OEM o Tier l’oportunitat d’explorar tot tipus de recobriments o, en alguns casos, recobriments que combinin materials orgànics i inorgànics.
    • Un catàleg d’acabats ja provats de revestiments simples i múltiples, amb les seves propietats conegudes, que proporcionaran resultats previs i ajudaran a un disseny més ràpid de l’acabat final.
    • Serveis globals, que permeten “copiar-pegar” els sistemes d’acabat desitjats que ja estan sent aplicats en altres parts del món, obtenint d’aquesta manera resultats uniformes en la cadena de subministrament.
    • Programa d’auditories globals, que garanteix un sistema de qualitat estandarditzat per a la indústria del revestiment, que serà ben rebut per Tiers i OEM.
    • Cursos de capacitació personalitzats sobre les possibilitats i limitacions dels sistemes de recobriment perquè els OEM i els TIER desenvolupin la capacitat de distingir i avaluar els diferents nivells de qualitat

Quan s’afronta el desafiament de definir un tipus de recobriment, així com una xarxa d’aplicadors que satisfaci les necessitats del procés de producció, involucrar al fabricant de la química dels recobriments en el procés, sovint pot escurçar el cicle d’entrada al mercat.

Evaporació: Solució mediambiental

Imagen manos y agua para Evaporación: Solución medioambiental

En el continu esforç de Inelca en la minimització de l’impacte mediambiental de la seva activitat la nostra empresa ha incorporat un Evaporador de comprensió mecànica per al tractament de les aigües residuals procedents dels processos de Zinc Níquel (ZnNi).

La incorporació d’aquesta tecnologia de tractament d’aigua té com a objecte el cobrir diversos objectius:

  • Minimització de consum d’aigües: Mitjançant la tècnica d’evaporació per compressió mecànica s’aconsegueix reduir el consum d’aigua fins a un 97%.
  • Reducció de l’impacte mediambiental: Mitjançant la reutilització de fins al 97% de l’aigua tractada en l’evaporador es redueix l’impacte mediambiental d’aquest volum, acostant-se a l’abocament Zero.
  • Robustesa: Els processos d’evaporació atorguen robustesa i fiabilitat al procés de depuració.
  • Qualitat de l’aigua: L’aigua obtinguda després del procés d’evaporació millora la qualitat de l’aigua de xarxa donant major estabilitat als processos productius.

Després d’un any de funcionament, les conclusions són positives complint-se tots els objectius establerts. Malgrat tractar-se d’una inversió considerable, els resultats obtinguts l’avalen i la justifiquen.

Situació econòmica post pandèmica en el sector galvànic

Després de més d’un any intentant eludir els greus problemes que ha portat amb si la pandèmia i quan sembla que es comencen a buidar els nuvolots amb la immunització de la població a través de la vacuna, apareixen en l’horitzó nous obstacles en el sector industrial que no fan més que entorpir la sortida de les empreses.

Centrant-nos en el sector de l’automòbil, un dels principals del sector de la galvanotècnia, en el que portem d’any s’han deixat de fabricar més de 231.000 vehicles a les fàbriques espanyoles. Entre els principals motius està l’escassetat mundial de semiconductors i sembla que no s’albira fins a 2022 la solució al problema.

A aquest problema cal afegir el gran increment de preu en matèries primeres com a metalls, productes químics i del petroli, que no sols grava costos de materials plàstics, sinó també els costos energètics i logístics, com en el cas dels nolis marítims que ha multiplicat per cinc el seu cost. Els alts preus de l’electricitat que estem veient i els canvis reguladors en la factura de l’electricitat que ha entrat en vigor aquest mes de juny, tampoc ajuden a les empreses, perjudicant encara el seu compte de resultats.

Varis han estat els motius que han produït aquestes pujades, l’augment de la demanda de matèries primeres per la recuperació progressiva dels mercats després de la Covid-19, la tendència de les empreses al sobre estocatge per a evitar trencaments d’estocs, la reactivació de les economies Xinesa i dels Estats Units que han provocat un menor flux de materials cap a Europa i la caiguda d’Europa de la seva capacitat productiva per a la fabricació d’acer en un 35%.

Per tot això, la indústria espanyola de proveïdors d’automoció s’enfronta ara a la crisi derivada de la falta de matèries primeres i la pujada de costos, la qual cosa llastra el camí de recuperació que estava iniciant.

Es comença a parlar d’una inflació per sobre del desitjat, però tot el que coneix el sector de l’automòbil, sap el difícil que és plantejar al fabricant qualsevol increment de preus derivat de l’augment de costos, i més quan es troba al final de la cadena productiva com a proveïdor de tractament, amb el que són aquests els qui estan suportant aquests increments a costa de la seva rendibilitat posant en risc la viabilitat dels projectes.

Electrodeposició

Electrodeposición imagen abeja INELCA

La electrodeposició és la fase del tractament electrolític on es recobreixen les peces amb una fina capa (micres) del metall o aliatge que desitgem dipositar.

Per a això se submergeixen les peces en una solució electrolítica, anomenada electròlit, que conté ions del metall o metalls que formarà la capa.

Es crea un sistema galvànic en el qual tenim un ànode, un càtode (les peces a recobrir són les que fan les vegades de càtode), l’electròlit, on estan els ions del metall que es dipositarà (Zn, Fe, Ni, …), i una font de corrent continu que aporta electrons, mitjançant els quals es produeix la reacció de reducció dels ions metàl·lics, per a transformar-se en metall, sobre la superfície de les peces a recobrir.

Un esquema simple d’aquest sistema galvànic seria el següent:

Electrodeposición esquema INELCA SLU

Els principals factors que influeixen en la correcta formació de la capa de recobriment són:

  • Estat de la superfície a recobrir.
  • Composició de l’electròlit.
  • Conductivitat del sistema.
  • Densitat de corrent aplicat.
  • Temperatura de treball de l’electròlit.
  • Agitació i filtració de l’electròlit.

Tots aquests paràmetres són controlats en INELCA segons els nostres plans de control.

Prevenció & Innovació

La propagació de la pandèmia del Covid-19 ens ha obligat a alterar ràpidament d’hàbits. Ara correspon a les empreses garantir el compliment de les normes de conducta que permeti una activitat segura. És per això que INELCA, sensibilitzada amb la cultura preventiva i complint amb el que transmet la Llei de prevenció de riscos laborals, ha incorporat el procediment d’actuació i Pla de contingència enfront del Covid-19.

Creiem i entenem que les múltiples mesures i accions aplicades per a la seguretat dels empleats, no es tracten de mesures temporals sinó d’un canvi estructural que ve per a quedar-se durant molt de temps. I és en aquest nou marc on la innovació pot ajudar-nos i en el qual hem optat per instal·lar solucions de detecció de temperatura i control d’accessos per a la prevenció primerenca com a mesures de contenció. Solucions amb una alta fiabilitat termogràfica juntament amb funcionalitats que aporta la intel·ligència artificial proporcionant seguretat, precisió i celeritat. Tot encaminat a un clar i únic objectiu: la seguretat de tots els nostres empleats.

Preparació/Neteja

Per a una correcta aplicació de qualsevol tractament superficial és essencial l’estat de la superfície sobre la qual s’ha d’aplicar.

Pel fet que les peces sobre la qual s’aplicarà el recobriment provenen de processos anteriors (estampats, mecanitzats, roscats, tractaments tèrmics, etc…), aquestes han de ser sotmeses a processos de neteja prèvies a la deposició del recobriment, en cas contrari ens podem trobar amb problemes d’adherència o fins i tot de no recobriment. Això és el que es denomina la fase de preparació dins els processos de recobriment.

Dins dels recobriments que apliquem en INELCA, podem diferències dos grans grups, electrolítics (Zn,ZnNi, ZnFe) i no electrolítics (Zn lamelar), i cadascun d’ells té un tipus de preparació diferent:

Electrolítics:

La fase de preparació dels recobriments electrolítics consta, principalment, de tres etapes: desgreixatge químic, desgreixatge electrolític i decapat.

i)Desgreixatge químic: És una fase alcalina, normalment a base de sosa, encarregada d’eliminar els olis provinents de la mecanització de les peces o dels processos de roscats.

ii)Desgreixatge electrolític: És una fase alcalina, normalment a base de sosa, en la qual a aquest efecte de neteja del desgreixatge químic se li suma l’acció mecànica deguda a la generació de gas sobre la superfície de la peça. Aquest gas es genera per reacció química en aplicar corrent elèctric. Gràcies a aquesta acció mecànica s’aconsegueix netejar restes d’oli oclosos en els porus de les peces.

iii)Decapat: És una fase àcida en la qual s’eliminen restes metàl•liques i òxids presents en les peces, tant els que provenen de l’oxidació natural, com els que es puguin produir en els tractaments tèrmics.
En aquesta fase s’eliminen també els recobriments intermedis per a magatzematge que puguin portes les peces, com pot ser el pavonat.
Els àcids més habituals utilitzats en aquesta fase són clorhídric o sulfúric, als quals se’ls afegeix inhibidors per a evitar el sobre atac de les peces i minimitzar la possible hidrogenació.

Zn lamelar:

Els processos de lamelar, per a evitar els processos d’hidrogenació, tenen una preparació diferent. La més habitual consta de desgreixatge químic i sorrejament.

i)Sorrejament: Procés de neteja mecànic que consisteix en la projecció, sobre les peces, de material abrasiu.

Assaigs de corrosió II: Tipus d’assajos més habituals

Imagen para enseyosde corrosión INELCA SLU

En el lliurament anterior d’aquesta publicació vam veure la definició, finalitat i limitacions dels assaigs de corrosió, en aquest lliurament tractarem els tipus d’assaig de corrosió més estesos i utilitzats per assajar peces metàl•liques recobertes amb metalls de sacrifici com són el Zn, ZnFe, ZnNi i Zn flakes.

Assaig CNS:

Les sigles d’aquest assaig corresponen a Cambra de Boira Salina, actualment és potser l’assaig més estès per avaluar la qualitat dels recobriments dipositats sobre peces d’acer. Consisteix a introduir les peces a assajar en una càmera que mitjançant un nebulitzador s’omple de boira formada a partir d’una solució d’aigua destil•lada amb un 5% de NaCl (sal), amb humitat, temperatura i pH de la càmera sota paràmetres normalitzats. La permanència dins de la CNS dependrà del tipus de recobriment a assajar i de l’especificació establerta per part de l’usuari final de les peces. Durant l’assaig que pot anar de 24 h fins a 3000 ho més s’avalua l’estat de les mostres cada 24 h, havent valorar tant la corrosió del recobriment (CB: corrosió blanca) la qual apareixerà en primer lloc, com la corrosió de l’acer ( CR: Corrosió Roja)

Assaigs Climàtics:

Com vam comentar en el lliurament anterior, els assaigs de corrosió no es poden correlacionar amb la vida útil en ús del conjunt peça-recobriment, en nom d’apropar la relació temps d’ús i assaig fa diversos anys el sector d’automoció va començar a especificar assajos climàtics sobre peces tractades. Per a això cada fabricant va definir un cicle d’assaig únic i personalitzat a les seves necessitats naixent així un altre tipus d’assaig de corrosió: Assajos Climàtics. Aquests assajos consisteixen en cicles de habitualment 24 hores (1 cicle) consistent a sotmetre a les mostres a una seqüència de condicions climàtiques d’humitat, CNS i canvis de temperatura bruscos. La permanència de les mostres en les cambres climàtiques d’assaig dependrà del recobriment aplicat, de l’especificació de l’usuari final i de el tipus d’assaig definit per cada OEM i pot anar d’1 a 30 cicles o més.

Proves Covid-19

La plantilla d’Inelca es va sotmetre la setmana passada, en les seves instal•lacions de Sant Esteve de Sesrovires, a les proves per comprovar si estan afectats pel Covid-19 i així garantir la salut de cada un d’ells. Els resultats han estat satisfactoris el que permet seguir amb l’activitat amb seguretat.

A més s’han adaptat les instal•lacions als protocols sanitaris exigits per les autoritats per minimitzar el risc de contagi i crear un espai de treball segur. Aquests protocols requereixen un esforç per part de tots però l’actitud general davant aquesta nova situació és col•laborativa i positiva.

Amb totes aquestes accions dutes a terme es manté el nivell i la qualitat de la resposta per donar servei als nostres clients demandants de tractaments de superfícies metàl•liques.

ZnNi i Hidrogenació

Un dels inconvenients dels recobriments dipositats electrolíticament, és la possibilitat d’hidrogenació.

En algunes de les fases del procés d’aplicació del recobriment, com pot ser el decapatge o la pròpia fase de deposició, es produeix, com a reacció auxiliar, la formació d’hidrogen sobre la superfície metàl·lica a recobrir.

Aquest hidrogen, en forma monoatòmica, pot difondre dins de l’estructura del metall produint fragilitat en la mateixa.
Aquest hidrogen monoatòmic difós en l’estructura del metall a recobrir, cal extreure’l, mitjançant tractaments tèrmics, abans que passi a hidrogen diatòmic, moment en què ja no és possible la seva extracció pels mètodes de deshidrogenació convencionals.

El Zinc-níquel, a causa de les propietats de la capa dipositada i a les característiques de deposició d’aquesta capa, presenta molta menys tendència a la hidrogenació que els altres recobriments de Zn i altres aliatges.

i) Propietats de la capa dipositada:
La capa dipositada de zinc és poc porosa impedint que l’hidrogen, que hagi pogut difondre en l’estructura del metall a recobrir, sigui expulsat si no és mitjançant tractaments tèrmics. Per contra, la capa de zinc-níquel és molt més porosa i permet que el possible hidrogen difós pugui anar evacuant abans de passar a forma diatòmica.

ii) Característiques de la deposició:
En els primers moments de la fase de deposició de el recobriment de zinc-níquel, es genera una petita capa de níquel sobre la superfície del metall a recobrir. Aquest níquel actua de catalitzador en la reacció de pas d’hidrogen monoatòmic a diatòmic, de manera que, d’aquesta manera, no difon dins de l’estructura del metall base.

Avantatges del ZnNi

D’entre tots els recobriments superficials de zinc i els seus aliatges, el zinc-níquel presenta una sèrie d’avantatges que el fa ser el líder:

i) Major resistència a la corrosió: La presència d’un 12 a un 16% de Ni en la seva estructura, permet que adquireixi la fase gamma, el que li confereix una major resistència a la corrosió en boira salina i en cicles climàtics davant d’altres rebudes de Zn.

ii) Alta resistència al desgast: La duresa dels recobriments impedeix que es danyin en el propi procés de recobriment, així com en manipulacions posteriors com poden ser empaquetats, seleccions, transports, muntatges, etc.

Duresa de capa de diversos recobriments:

Zn: 100 HV
ZnFe: 150-200 HV
ZnNi: 500-550 HV

iii) Formació reduïda de corrosió blanca: La corrosió blanca al recobriment de ZnNi apareix de forma molt menys voluminosa que en altres recobriments de Zn.

Imagen corosión recubrimientos niquel

iv) Bona estabilitat a altes temperatures: El dipòsit de ZnNi és molt estable a la temperatura fins i tot conservant les seves propietats a temperatura de treball fins a 200 ºC.

v) Baixa fragilització per hidrogen: Tant per les característiques de la capa del dipòsit format, com per les del procés de deposició, el ZnNi presenta baixa fragilització per hidrogen, tal com ja s’indica en normes amb ISO 4042.

vi) Baixa corrosió per contacte amb Alumini: A causa de la diferència de potencials d’oxidació del Zn i del ZnNi, aquest últim té molta menor corrosió galvànica per contacte amb Al, el que el fa un recobriment àmpliament utilitzat tant en la indústria de l’automòbil com en altres sectors