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Recubrimientos REACH compliant:

alternativas
al cromo duro

Alternativas al cromo duro:
funcionales y en línea con la legislación


CIDETEC ha desarrollado recubrimientos alternativos al cromo duro que, además de cumplir con las propiedades de dureza, desgaste, fricción y resistencia a la corrosión, cumplen con la normativa vigente en lo que a la restricción de cromo VI se refiere.

Concepto

El cromo duro ha sido uno de los procesos más empleados durante décadas para obtener recubrimientos con buenas propiedades por su capacidad para soportar las condiciones más extremas, manteniendo su calidad, en sectores tan diversos como automoción, máquina-herramienta, aeronáutica, bienes de equipo, textil, papel, etc. Una ventaja añadida es que se trata de un proceso sencillo, versátil y barato. Su principal inconvenaciente es que, debido a la presencia de cromo hexavalente en su formulación, está clasificado como cancerígeno por la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (I.A.R.C.) y regulado por el reglamento REACH, lo que obliga a encontrar un recubrimiento alternativo capaz de reemplazarlo de forma adecuada.

Para responder a esta necesidad, CIDETEC ha desarrollo recubrimientos de níquel-wolframio, recubrimientos multicapa de níquel químico y procesos de electrodeposición de composites, todos ellos, de elevada resistencia al desgaste y a la abrasión, con características anticorrosivas e inocuas, que les permiten erigirse como alternativas reales a los recubrimientos de cromo duro actuales.

Aspecto

Dureza

Resistencia al desgaste

Resistencia a la erosión

Alto punto de fusión

Posicionamiento general de CIDETEC

REACH

REACH (Regulation on registration, evaluation, authorization and restriction of chemicals) es un reglamento de la Unión Europea adoptado con el fin de mejorar la protección de la salud humana y el medio ambiente contra los riesgos que pueden presentar los productos químicos, a la vez que se potencia la competitividad de la industria química de la UE.

Multicapas de níquel químico

El níquel químico pertenece al grupo de procesos basados en la reducción química de los iones metálicos precursores. Los recubrimientos así obtenidos contienen proporciones significativas del elemento activo presente en dicho reductor, obteniéndose aleaciones de níquel-fósforo (NiP) en los baños de hipofosfito.

La alternativa al cromo duro la constituyen las de bajo contenido en P, sin embargo éstas presentan una resistencia a la corrosión limitada. Con la finalidad de incrementar la resistencia a la corrosión de este tipo recubrimiento, CIDETEC ha desarrollado un proceso multicapa. Las interfases generadas actúan evitando la propagación de grietas y defectos a lo largo del espesor, mejorando las prestaciones del recubrimiento manteniendo las propiedades mecánicas.

Se trata de una tecnología muy versátil ya que además posibilita la combinación de capas de diferente naturaleza, permitiendo combinar diferentes funcionalidades en un único recubrimiento.


Criofractura recubrimiento Ni químico


Artículo

A. Salicio-Paz, H.Grande, E.Pellicer, J.Sort, J.Fornell, R.Offoiach, M.Lekka, E.García-Lecina, "Monolayered versus multilayered electroless NiP coatings: impact of the plating approach on the microstructure, mechanical and corrosion properties of the coatings", Surface and Coatings Technology 368 (2019) 138.

Composites

Los recubrimientos composite se obtienen mediante la inclusión de partículas (generalmente poliméricas, cerámicas u óxidos) en una matriz metálica depositada electrolíticamente. Estos recubrimientos combinan sinérgicamente las propiedades de los dos materiales, de manera que se obtiene un recubrimiento con propiedades superiores a cada uno de sus componentes.

CIDETEC ha desarrollado formulaciones basadas en composites de níquel/carburo de silicio (Ni/SiC), cobalto/carburo de cromo (Co/CrC), níquel/carburo de tungsteno (Ni/WC) y níquel/alúmina (Ni/Al2O3), todos ellos con excelente resistencia al desgaste y a la abrasión.


 

Nanopartículas de alúmina que se codepositan en el recubrimiento

Imagen SEM en sección de un recubrimiento
composite de matriz metálica


Articulos:

- E. García-Lecina; I. García Urrutia; J. A. Díez; J. Fornell; E. Pellicer; J. Sort. Codeposition of Inorganic fullerene-like WS2 nanoparticles in an electrodeposited nickel matrix under the influence of ultrasonic agitation. Electrochimica acta. 114, pp. 859 - 867. Elsevier, 2013.

- E. García-Lecina; I. García-Urrutia; J.A. Díez; J. Morgiel; P. Indyka. A comparative study of the effect of mechanical and ultrasound agitation on the properties of electrodeposited Ni/Al2O3 nanocomposite coatings. Surface & Coatings Technology. 206, pp. 2998 - 3005. 2012.

- E. García-Lecina; I. García-Urrutia; J.A. Díez; F. Smeacetto; G. Gautier; R. Seddon; R. Martin. Electrochemical preparation and characterization of Ni/SiC compositionally graded multilayered coatings. Electrochimica Acta. 54, pp. 2556 - 2562. 2009.

NiW

CIDETEC ha desarrollado una formulación de NiW que posee excelentes propiedades de dureza y resistencia a la corrosión, incluso a temperaturas elevadas, así como un proceso de electrodeposición adaptado a sus características.

LAS PROPIEDADES OBTENIDAS SON:

Choque térmico: No se observó variación en el depósito después del ensayo.

Indice Taber: en torno a 5-5.4 a los 10 000 ciclos, no apreciándose diferencias considerables entre probetas con y sin tratamiento térmico.

Dureza sin tratamiento térmico: 750 Hv

Dureza con tratamiento térmico 550ºC: ≈ 1 200 Hv

Resistencia a la corrosión en CNS: > 300 horas

PropiedadCromo duro*NiW
Pre-tratamiento En el propio baño de cromo duro, este proceso puede generar problemas con aceros de alta aleación Línea de desengrase y decapado.
Controlando los parámetros de proceso es posible tratar aceros de alta aleación
Rendimiento 20-25% 45-50 %
Espesor de capa Entre 25 y 100µm.
Para piezas que necesiten espesores entre 80-300µ
Buenos resultados de propiedades con espesores de 25-30µm. Permite posterior rectificado empleando mayores espesores (probados 100µm aprox.)
Dureza 800 - 1000 Hv 1 100Hv con tratamiento térmico a 400°C 1 hora
Uniformidad de depósito Acomulaciones en zonas de anta densidad de corriente Buena uniformidad
Adherencia Se agrieta facilmente. Pobre en los bordes agudos Buena en todas las superficies de la pieza. Ensayado en aceros (tipo F1 y F124)
Abrasión-desgaste Bueno. Indice Taber: 3.8 Ligeramente superior al cromo duro. Indice Taber: 5.4
Resistencia a la corrosión Resistencia inferior a 200 h en niebla salina para recubrimientos de 25-30µm Excelente. Más de 400 h en niebla salina para recubrimientos de 25-30µm

Articulos:

- I. García-Urrutia; L.A. Jones; J.A. Díez; C. Müller. Effect of bath stabiliser on performance of electrodeposited Ni–W coatings. Transactions of the Institute of Metal Finishing. 89, pp. 132 - 136. 2011.

- I. García-Urrutia; J.A. Díez; C. Müller; P. Calvillo. Estudio en célula Hull de un baño electrolítico de NiW y evaluación de sus propiedades. Metalurgia. 45(2), pp. 92 - 99. 2009.

- N. Imaz, J.A. Díez, M. Ostra, M. Sarret, E. García-Lecina, "Advanced Ni-W coatings obtained by the combination of pulse plating and chemometric techniques", Transactions of the Institute of Metal Finishing 92 (2014) 305

- N. Imaz, J.A. Díez, J. Sort, E. Pellicer, H. Grande, E. García-Lecina, "Thermal treatment effect on the mechanical, tribological and corrosion properties of Ni-W alloy obtained by direct and pulse plating electrodeposition", Transactions of the Institute of Metal Finishing 95 (2017) 31-38.

Oportunidades

INDUSTRIA QUÍMICA Y PETROQUÍMICA

AUTOMOCIÓN

MOLDES Y MATRICES

AEROESPACIAL

MINERÍA

More info


 

Dr. Eva García-Lecina

DIRECTOR OF THE CIDETEC INSTITUTE FOR SURFACE ENGINEERING

 

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