Una guía definitiva para el recubrimiento de titanio

Recubrimiento de titanio
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Por lo general, el procesamiento de níquel sin electricidad lo hace excelente para lograr una buena unión con el titanio, por lo que se usa ampliamente para recubrir titanio como recubrimiento inicial. Aunque no se utilizan como capas iniciales para la metalización sobre el titanio, el cobre, el oro y la plata sirven como acabados de recubrimiento posteriores revestidos sobre la capa de níquel. El revestimiento del titanio ofrece casi la misma resistencia a la corrosión que el platino. No solo tiene eso, sino que también limita los impactos negativos de elementos químicos como el ácido clorhídrico (HCL), el gas de cloro (Cl2) y muchos ácidos orgánicos.

Niquelado sobre titanio

Usos para el revestimiento de titanio

El uso de titanio ha crecido sin parar durante el próximo medio siglo. Con innumerables aplicaciones industriales y de fabricación, estos son los principales ejemplos.

Aeroespacial

Con un amplio uso por su peso ligero, el titanio se puede encontrar en varios tipos diferentes de aeronaves. Esencialmente, el metal aumenta la aerodinámica de la aeronave y mejora la eficiencia del combustible. Aparte de eso, el titanio también tiene una excelente resistencia a la fatiga y al agrietamiento y la corrosión. Además, también puede soportar altas temperaturas. Además de los aviones, el titanio se usa para desarrollar y fabricar misiles y naves espaciales, como se mencionó anteriormente.

Marina

La resistencia del titanio a la corrosión del agua de mar lo convierte en una opción frecuente para aplicaciones marinas y la fabricación de piezas utilizadas en aplicaciones marinas. Un ejemplo de esta aplicación es la fabricación de dispositivos submarinos, como cámaras de vigilancia en barcos y submarinos.

Joyas

Las propiedades físicas del titanio, incluida la durabilidad, el peso ligero y la resistencia a la corrosión, lo convierten en una opción elegida con frecuencia para fabricar cajas de relojes y joyas de diseñador. Debido a que el titanio se puede colorear sin esfuerzo, es frecuente en artículos de joyería más pequeños, como perforaciones corporales.

Médico

Las articulaciones esféricas y alveolares utilizadas en los reemplazos de cadera requieren un peso ligero y una resistencia superior, lo que sin duda se logra a través del titanio. El metal es uno de los pocos materiales biocompatibles, lo que hace que el titanio no sea tóxico ni peligroso para el cuerpo humano. El titanio también se usa para fabricar muletas, sillas de ruedas e instrumentos quirúrgicos.

Automotor

Las propiedades aerodinámicas, livianas y de gran resistencia del titanio, junto con sus aleaciones, lo hacen ideal para fabricar piezas de automóviles, como carrocerías de autos de carrera y otros elementos.

Necesidad de galvanoplastia de titanio

El titanio es un excelente metal con extraordinarias propiedades ideal para la fabricación de diversas piezas y aplicaciones industriales. Sin embargo, hay varias razones para recubrir titanio y sus aleaciones. El enchapado, en general, mejorará aún más las propiedades que ya existen en el titanio, mejorando así aún más el acabado del metal y la capacidad del metal para resistir la fatiga de la superficie, el desgaste y las propiedades anti-excoriación. El revestimiento de titanio aumenta aún más la resistencia a la corrosión en ambientes cálidos y ácidos. Además, puede aumentar y disminuir la conductividad eléctrica, agregar lubricidad, reflejar el calor y reparar o cambiar el tamaño de las aplicaciones.

Problemas con el revestimiento de titanio

El proceso de chapado con titanio se ha considerado durante mucho tiempo como un proceso complicado de perfeccionar, si no del todo imposible. Es porque el titanio sigue siendo un metal altamente reactivo. El titanio reacciona esencialmente con el oxígeno producido en el proceso de recubrimiento para formar una película pasiva sobre el sustrato. Esta película actúa como un obstáculo en la unión del revestimiento metálico durante el chapado, lo que hace que el proceso sea ineficaz. La solución es elegir el proceso de galvanoplastia para promover la adhesión del sustrato y el recubrimiento de metal. El óxido nativo debe ser erradicado, aislándolo del resto del proceso de recubrimiento. Sin duda, solo se puede lograr mediante el empleo de una empresa de revestimiento de titanio para lograr cada uno de estos objetivos de manera eficiente y rentable.
Consejos para la preparación de superficies
El proceso más inicial es preparar adecuadamente la superficie del sustrato de titanio. Se pueden utilizar varios métodos para el proceso de preparación de la superficie, que generalmente incluye:

  1.  Métodos convencionales como esmerilado, desengrase con vapor, chorreado y limpieza alcalina.
  2.  Activación por grabado electroquímico, sin implementar tratamiento térmico.
  3.  Activación mediante chorro abrasivo líquido.

Estos procesos son prácticos y aplicables al titanio metálico y varias aleaciones de titanio. Además, estos procesos también cumplen con los requisitos de cumplimiento al cumplir con los estándares establecidos por la ASTM (Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales) Internacional en términos de la promoción de la adhesión al recubrir diferentes metales sobre titanio.

Niquelado sobre titanio

El níquel es uno de los materiales más utilizados para el recubrimiento de titanio debido a su alta tasa de éxito. Gracias al niquelado, el titanio que se encuentra debajo se vuelve más resistente a la corrosión y es menos probable que se desgaste. El proceso, en general, contiene los siguientes pasos:

  •  Use un solvente para reducir la grasa en el sustrato.
  •  Use pasta de polvo de piedra pómez para fregar la superficie en agua.
  •  Limpiar a fondo el sustrato con un limpiador alcalino.
  •  Enjuagar el sustrato sumergiéndolo en una solución de 500ml de HCL con 500ml de agua.
  •  Enjuague bien el sustrato sumergiéndolo en una solución de 120 ml de ácido fluorhídrico (48%), 400 ml de ácido nítrico y 1 litro de agua.
  •  Nuevamente, enjuague bien en una solución de 130 ml de ácido fluorhídrico (70%), 830 ml de ácido acético y 40 ml de agua para tratamiento anódico.
  •  Enjuague el sustrato mientras aplica una densidad de corriente de 15-30ASF a temperatura ambiente.
  •  Ahora enjuague bien el sustrato en un baño de sulfamato de níquel que contenga una temperatura de retención de 145 °F y una densidad de corriente eléctrica de 1000 ASF.
  •  Tratar térmicamente en una atmósfera que involucre gas inerte a 480 grados centígrados durante 2 horas para aumentar la adhesión entre el titanio y el níquel.

Niquelado electrolítico como capa base

Niquelado electrolítico es otro método, que a menudo se usa para enchapar níquel sobre titanio. Como sugiere el nombre, en el enchapado sin electricidad, a diferencia del enchapado galvánico, no involucra una corriente eléctrica en el baño de enchapado. En la sustitución de la corriente, utilizas una reacción química autocatalítica en la que depositas una aleación de níquel-fósforo sobre la superficie del sustrato.
El niquelado sin corriente resulta ventajoso sobre el electrochapado ya que proporciona una mejor uniformidad en el espesor y un revestimiento uniforme. Cuando el titanio se considera sustrato, el niquelado no electrolítico generalmente no se usa para la capa de acabado del titanio. En lugar de ser la capa de acabado, se utiliza como capa base para otros metales para aumentar su fuerza adhesiva. Otros beneficios valiosos del niquelado sin electricidad en el titanio incluyen una mejor conductividad térmica, soldadura fuerte y blanda mejoradas y una mayor oxidación a alta temperatura.

Chapado en oro sobre titanio

El oro se usa con poca frecuencia como material de revestimiento para titanio para mejorar el aspecto y la apariencia exterior del sustrato. Sin embargo, debido a que el costo del oro es relativamente alto, solo se usa una capa delgada para recubrir la superficie de titanio. Para tener éxito en el recubrimiento de oro sobre titanio, en primer lugar, debe eliminar el dióxido de titanio por completo y luego comenzar el proceso de recubrimiento para garantizar un revestimiento uniforme, uniforme y continuo en toda la superficie del titanio. Un problema general con la galvanoplastia de oro sobre titanio es la formación de pequeños defectos e imperfecciones en la superficie. Estos pueden incorporar grietas o agujeros que forman la superficie del sustrato. Pero, de nuevo, este problema se puede resolver recubriendo primero el titanio con un recubrimiento de níquel no electrolítico y luego aplicando el oro con galvanoplastia sobre él.

El baño de oro sobre titanio no solo se realiza mediante electrodeposición. Sin embargo, también existen otros métodos. Por ejemplo, el desplazamiento químico es un proceso de uso frecuente en la industria de la joyería. En el desplazamiento químico, un elemento cambia de posición con otro elemento de un compuesto durante una reacción química. De manera similar, el desplazamiento químico ocurre en el baño de oro. Cuando el titanio se mantiene en una solución que contiene iones de oro, los iones de oro comienzan a desplazar los iones de titanio y forman una capa de oro en la superficie del titanio.

El baño utilizado para envolver el titanio durante el desplazamiento químico consiste en:

  • Iones de fluoruro para disolver el óxido de titanio (ya presente como una capa sobre el titanio).
  • Iones de oro monovalente para formar un recubrimiento sobre el titanio.
  • Iones citrato para la complejación del oro monovalente.

Además, se agregan iones de hidrógeno al lote para adquirir el estado ácido preferido, y también se pueden implementar iones de tungsteno para conservar el lote.

La cantidad ideal de cada material mencionado anteriormente se enumera a continuación. Suponga que el baño se prepara y aplica de acuerdo con estas especificaciones. En ese caso, producirá un recubrimiento uniforme sin fallas presentes en la superficie del sustrato.

  • Oro monovalente: 25 gramos/litro
  • Citrato: 50 gramos/litro
  • Fluoruro: 10-20 gramos/litro
  • Hidrógeno: Cantidad suficiente para obtener un nivel de pH de 5-6

Recubrimiento de cobre sobre titanio

Para aumentar la conductividad eléctrica del titanio, se puede recubrir con cobre. Al igual que el baño de oro sobre el titanio, para evitar obtener un recubrimiento deficiente o tener defectos en la capa, se recomienda crear primero un recubrimiento de níquel sin electricidad sobre el titanio. Para mejorar aún más el resultado del recubrimiento, también es necesario eliminar la capa de óxidos de titanio ya presente en la superficie del titanio. El proceso comúnmente utilizado para el recubrimiento de cobre sobre titanio es el siguiente:

  • Use un solvente para eliminar la grasa, los desechos y otros contaminantes del sustrato.
  • Limpie el sustrato con una solución alcalina.
  • Enjuague el sustrato con agua desionizada.
  • Con una lechada abrasiva de agua, limpie el sustrato.
  • Nuevamente, enjuague el sustrato con agua desionizada.
  • Realizar un recubrimiento de níquel químico sobre el titanio con el espesor óptimo.
  • Limpie el sustrato con agua desionizada.
  • Realice la galvanoplastia de cobre sobre titanio en un baño de cobre a base de ácido.
  • Limpie el sustrato con agua desionizada.

Finalmente, se sugiere hornear durante el recubrimiento del cobre sobre el titanio para aumentar la propiedad adhesiva. En una atmósfera reductora, el tratamiento térmico debería durar alrededor de una hora.