Cuando se quiere recubrir un metal, llamado sustrato, con algún otro metal, llamémosle el recubrimiento, es de uso común realizar el proceso de recubrimiento electrolítico, el cual consta en colocar dentro de un recipiente que contiene una solución conductora (puede ser agua con ácido clorhídrico) dos metales, el sustrato que será el cátodo dentro de la solución acuosa (electrolito), mientras que otro metal se oxidará y generará iones metálicos llamados ánodos, de donde se desprenderá el recubrimiento; es decir, si los dos metales los conectamos a una corriente eléctrica, cuando se oxida el ánodo los iones se desprenden y van directamente al cátodo, que es de signo contrario y los atrae, haciendo que en el sustrato aparezcan los iones del material que se óxido, así recubrimos un metal con otro metal. Esta práctica es muy común en la industria y se conoce con nombres específicos como galvanizado, cromado, cobreado, etc. Pero su principio siempre es el mismo: depender de un electrolito y una corriente eléctrica, como se ve en las figuras 1 y 2.
Pero ¿qué pasa cuando el material que vamos a recubrir no conduce, como es el caso de algunos cerámicos o plásticos?, ¿se pueden recubrir con metales los plásticos? ¡La respuesta es afirmativa!
En este caso se recurre a una reacción química sin corriente eléctrica (“electroless”, por su nombre en inglés) en lugar de una electrodeposición. En este caso, en el recipiente se agrega una solución de hipofosfito sódico (también puede usarse hidracina), que sirve como agente reductor y autocatalítico, y sulfato de níquel, que servirá como la fuente principal de iones que se depositarán en el sustrato a recubrir. En este caso particular, el proceso es llamado niquelado químico. Los depósitos más comunes son de las aleaciones de níquel-boro o níquel-fósforo; en este último caso puede haber bajo, medio o alto contenido de fósforo en el recubrimiento, de acuerdo con las propiedades requeridas por el usuario. Cabe mencionar que durante este proceso es importante cuidar la temperatura y el índice de acidez o alcalinidad de la sustancia (pH), evitando la descomposición de las soluciones. Además, es preciso decir que el plástico más común para este proceso es el ABS (acrilonitrilo-butadieno-estireno), el cual se prepara previamente haciendo que se disuelva el butadieno de la superficie y aumente la rugosidad del plástico. Antes de aplicar el recubrimiento, la superficie se activa con cloruro de paladio o nitrato de plata. Ambos procesos son importantes para asegurar un buen anclaje entre el plástico y el recubrimiento metálico.
Aunque se dice que cuando los plásticos no tienen butadieno es difícil aplicar el niquelado químico, en la Unidad de Alta Tecnología, UAT, de la Facultad de Ingeniería de la UNAM, hemos logrado aplicarlo haciendo modificaciones superficiales con disoluciones más agresivas, y aprovechando el acomodamiento amorfo de las cadenas del polímero para aumentar la rugosidad del plástico. En este caso utilizamos tereftalato de polibutadieno (PBT, por sus siglas en inglés).
Así, conociendo la composición química y el acomodo de las cadenas en los plásticos es posible utilizar este proceso en aplicaciones comunes como: piezas decorativas en automóviles, pistones, ejes y álabes en la industria aeroespacial; componentes electrónicos, componentes de electrodomésticos, cerraduras y más. Al margen de esta publicación, cabe mencionar que aunque la bisutería de plástico también puede recubrirse de metal (oro o plata), esto se puede lograr con otro proceso de deposición.
Referencias
- Alfonso J. Vázquez, et al. (Editores) “Ciencia e Ingeniería de Superficies de los materiales metálicos”, No. 31 Textos Universitarios. Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas. España 2021.
- Alba Covelo Villar, et. Al. “Cuaderno de prácticas de Ingeniería de Superficies”, Centro de Ingeniería y Acabados (CENISA), Facultad de Ingeniería UNAM. 2022
- Magdalena Trujillo B, et Al. “Surface conditioning for electroless nickel plating of filled PBT”, Unidad de Alta Tecnología, Facultad de Ingeniería, UNAM campus Juriquilla. 2024 (En revisión).
Fotografías
- Figura 1. Principio de la deposición electrolítica. Fuente CENISA, Facultad de Ingeniería UNAM. 2022.
- Figura 2. Deposición electrolítica del cobre en acero. Fuente Alumnos García Derek, Castilla Jean, Sánchez Rogelio, Jacobo Emiliano, Herrera Yamil de la Licenciatura en Tecnología, ENES campus Juriquilla. 2024.
- Figura 3. Deposición autocatalítica de níquel en PBT. Fuente UAT, Facultad de Ingeniería UNAM, 2024.
La doctora Magdalena Trujillo Barragán es profesora e investigadora en la Unidad de Alta Tecnología de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México, Campus Juriquilla
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