Área: Materiales Metálicos, Compuestos y Nanoestructurados

Recubrimientos Electroquímicos y Electroless

En el Cimav un grupo de especialistas lleva a cabo proyectos de investigación relacionados con recubrimientos electroless los cuales pueden tener aplicaciones dentro de la industria electrónica, automotriz y aeronáutica, por mencionar sólo algunas. Estos trabajos han logrado generar 1 patente registrada y 4 en trámite.

A través del proceso electroless es factible dar recubrimiento a materiales metálicos, cerámicos, poliméricos (plásticos) o compuestos, con el objetivo de adquirir un acabado cromado, niquelado, cobrizado, latonado, plateado o dorado.

La ventaja del proceso electroless es que no requiere aplicar corriente eléctrica ya que se lleva a cabo a través de la reacción que se provoca al sumergir la pieza en una solución química para obtener el recubrimiento deseado.

El recubrimiento que se obtiene en los procesos electroless, a diferencia de otras técnicas, es más homogéneo en espesor y composición química. Este tratamiento es importante ya que permite obtener mejores resultados y mayor calidad en toda la superficie de la pieza.

En materiales porosos el proceso electroless permite disminuir de manera importante la corrosión debido a que recubre correctamente todas las paredes de los orificios. Su aplicación en ambientes agresivos resulta útil.

Dr. Carlos Domínguez

Dr. Carlos Domínguez Ríos
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carlos.dominguez@cimav.edu.mx

La industria automotriz utiliza los polímeros con recubrimiento electroless debido a que los plásticos disminuyen los costos de producción y aligeran el peso de los vehículos. Al reducir el peso en los automóviles se logra disminuir el uso de combustible, mejorar la emisión y evitar gases de efecto invernadero.

En la industria electrónica se utiliza el proceso electroless (níquel-fósforo) para soldar perfectamente los componentes electrónicos en las tablillas. Además, en los discos duros de las computadoras se les aplica este mismo recubrimiento electroless por su ventaja en los resultados homogéneos y en la cobertura total de la superficie, lo cual permite que la información se almacene correctamente.

El grupo de investigadores desarrolló la patente de un recubrimiento latonado a través del proceso electroless para piezas de aleaciones base zinc. Para obtener este terminado en superficies metálicas se le aplica una película de latón (aleación cobre-zinc) la cual presenta una apariencia dorada. Además, si las necesidades de la industria lo requieren, es factible dar una apariencia de latonado viejo.

Actualmente se está tramitando otra patente para latonar acero y latonar aluminio bajo este mismo proceso. El latonado de acero mediante el proceso electroless tiene aplicación funcional dentro de la industria automotriz. Por ejemplo, con el objetivo de evitar la deformación en las llantas radiales, durante su manufactura se entrelazaban cuerdas de acero con el caucho, pero esta unión presentaba problemas de desprendimiento. El inconveniente se solucionó al aplicar una película de latón a las cuerdas de acero mejorando así la adhesión del alambre al hule.

Para aumentar resistencia al desgaste y la corrosión los investigadores de este grupo de trabajo desarrollaron la patente para procesos de recubrimientos de componentes metálicos con aleaciones de níquel-boro.

Los aceros que actualmente se fabrican, excepto los inoxidables, presentan corrosión al desgaste o al ambiente agresivo. Por ejemplo, aceros que están expuestos a ácidos, agua de mar, óxidos (nitroso y sulfuroso), tierra y constante fricción (engranes sujetos a excesivo movimiento). Este recubrimiento electroless puede tener un buen comportamiento en ese tipo de ambientes.

Otra de las patentes generada por este equipo de especialistas es la que permite hacer aleaciones de aluminio reforzadas con nanotubos de carbono. La aportación en este trabajo es que mediante el proceso electroless se aplica el recubrimiento a los nanotubos de carbono.

Este desarrollo tecnológico tiene aplicación en la industria aeronáutica ya que el fuselaje de los aviones comerciales se fabrica de aleaciones de aluminio debido a que este metal es buen conductor y dispersa la electricidad en caso de que se presenten rayos durante las tormentas. Sin embargo, para reforzar al aluminio y mejorar su conductividad se le pueden agregar nanotubos de carbono.

Los nanotubos de carbono se recubren con una película de níquel-boro que los protege de las altas temperaturas para que no se quemen o pierdan sus propiedades. Estos nanotubos se introducen al aluminio cuando se está fundiendo.

Por otro lado, en la industria automotriz los motores se fabrican de aluminio, sin embargo, en altas temperaturas de fusión este material se reblandece o se deforma. Los nanotubos de carbono son buenos conductores térmicos que disipan rápidamente el calor, por ello son una importante alternativa para la fabricación de motores, discos y pastillas para frenos.

Otra patente denominada “recubrimiento para aleaciones ferrosas con aleación en forma de polvos” está contemplada para el sector agrícola en la producción de discos de arado y flechas para remoción de tierra. Estas herramientas están fabricadas con acero al boro y para disminuir su desgaste se pueden recubrir con polvos metálicos para aumentar su resistencia a la abrasión.

Reforzamiento de metales

Con el objetivo de generar conocimiento a través de ciencia básica el equipo de investigadores del Cimav está reforzando aluminio puro con nanotubos de carbono. Los investigadores buscan escalar este trabajo a nivel industrial para fabricar aleaciones con nanotubos de carbono y obtener mayor resistencia mecánica en los metales.

Espumas metálicas

Por ser las espumas metálicas material poroso de estructura ligera y excelentes propiedades físicas, químicas y mecánicas, el sector empresarial tiene gran interés en este tipo de material. Los poros principalmente esféricos y cerrados, ocupan del 50 al 90% del volumen total.

Los investigadores del Cimav llevan a cabo trabajos enfocados al desarrollo de
espumas de poro cerrado para aplicaciones en la industria automotriz, aeroespacial, militar y del transporte.

Los especialistas buscan un agente espumante para poder controlar el tamaño del poro de manera que logren resultados homogéneos. El trabajo consiste en retardar la reacción de liberación del gas que va a provocar la burbuja.

Alemania, Corea, Estados Unidos y Japón son países con mayor interés en el desarrollo de espumas metálicas.

La espuma metálica es un material que presenta buena resistencia al impacto debido a que antes de colapsar absorbe mucha energía. En Estados Unidos los vehículos de combate y tanques tienen recubrimiento de espuma de aluminio para retener el impacto de balas que podrían penetrar incluso el acero.

Cuando se utilizan este tipo de espumas en la fabricación de los automóviles se aligera su peso, por lo tanto, se reduce el consumo del combustible y se emiten menos gases a la atmósfera.

Además, este material atenúa el sonido, puede tener propiedades térmicas y contar con protección electromagnética (escudos magnéticos).

Este grupo de investigadores cuenta con publicaciones en revistas indizadas y participa en la formación de recursos humanos de alta especialidad.


Grupo Dr. Carlos Domínguez