Esta pregunta apareció por primera vez el 1 de diciembre de 2016 en ProductsFinishing.com en la Clínica de Enchapado. Por Derek Vanek.

La clave para la distribución uniforme del espesor es la distribución uniforme de la corriente. Suponiendo una eficiencia del 100 %, las leyes fundamentales de la electroquímica (es decir, la distribución de corriente) no siempre permiten un depósito uniforme. La corriente continua siempre busca el camino de menor resistencia desde el ánodo hasta el cátodo (sustrato/pieza de trabajo). Como resultado, las trayectorias de menor resistencia, como los bordes afilados o las protuberancias, recibirán un depósito más pesado, mientras que las áreas como las esquinas/radios internos recibirán una cantidad significativamente menor de depósito. El objetivo del chapista y del diseñador es lograr la menor cantidad de variación de espesor en una pieza de trabajo. Las consideraciones de diseño tienen en cuenta varias variables: diseño del ánodo (geometría, enmascaramiento y movimiento de la herramienta), pieza de trabajo (enmascaramiento y robo), variables del baño (densidad de corriente, temperatura, aditivos y distribución del flujo), por nombrar algunas. Aquí nos centraremos principalmente en el diseño de ánodos.

El enchapado selectivo (cepillado) es un método bien diseñado de galvanoplastia de espesores controlados de depósitos como cobre, cadmio, cobalto, oro, níquel, plata, estaño, así como aleaciones que incluyen babbit, cobalto-tungsteno, níquel-tungsteno y zinc. -níquel sobre todos los materiales base comúnmente utilizados para componentes industriales.

Como su nombre lo indica, el proceso se centra en un área específica de “selección” de un componente. El área a recubrir, así como las áreas adyacentes a enmascarar, se limpian primero con un solvente adecuado. Luego, la pieza se enmascara para aislar el área que se recubrirá y para proteger las áreas adyacentes de los efectos de los procesos químicos. Los materiales de enmascaramiento típicos incluyen cintas de aluminio y vinilo, pinturas de enmascaramiento y accesorios especiales.

El proceso de metalizado selectivo (cepillado) real consta de varios pasos preparatorios en los que el área de trabajo se prepara electroquímicamente para recibir un depósito final adherente, cuyo espesor se controla mediante amperios-hora (Factor x Área x Espesor = Amperios-hora).

  • The factor is a well-established plating rate that is specific to a plating solution. It is the ampere-hours required to deposit the volume of metal equivalent to one inch thickness onto one square inch of area.
  • The area is the total surface area to be plated.
  • The thickness is the desired deposit thickness after plating

Uniform distribution of the deposit is primarily achieved by selection, proper design, and use of the plating tool as well as by proper masking for the application.

Covering the full length of an OD, ID, or flat surface with a tool makes it relatively easy to obtain a uniform thickness. When the tool does not cover the full length, problems arise. Take for example, the case of attempting to plate an OD 3 in. long with a tool that will cover 2 in. of the length. If the tool is moved as shown in Sketch #1 on top, center of Figure 1, the center 1 in. is always covered. At the ends there is less coverage time. A deposit distribution as shown at the bottom results. The alternative to this is to move the tool as shown in Sketch #2 on the left of Figure 1. An even deposit distribution is obtained, but now some time is wasted with the tool off the part. This motion, also, may not be practical if there is a shoulder at one side. The same situation applies to ID and flat surfaces. Summarizing, always try to have the tool cover the full length of OD or ID or the full length or width of a flat surface Sketch #3. The anode can further be masked along the outside perimeter with slight overlap onto the work surface to minimize the deposit build-up along the edges of the work piece.

When the tool is moved as shown top center, more plating is obtained in the center and less at the ends. When the tool is moved as shown on the lower left, a uniform deposit is obtained, but much time is wasted with the tool off the part.

Figure 1: Difficulties encountered when a plating tool does not cover the full length of an OD.

Another consideration for deposit uniformity is ensuring an even distribution of plating solution over the area being plated. For best results, the plating solution should be pumped to the work area through the plating tool – and be uniformly distributed over the work area. An uneven distribution of fresh solution over the work area will result in an uneven deposit thickness.

Here are some generalizations:

  • The thicker the deposit, the more difficult to plate a tight tolerance
  • It is easier to accurately plate on a small area than a large area
  • It is easier to hold tight tolerances on simple shapes with no interruptions than complex shapes or shapes with interruptions or a large percentage of high current density edge area
  • Mechanical movement of the part or the anode is going to produce more consistent results than hand movement
  • It is easier to accurately plate a low thickness on a small area than to plate high thickness on large area