ES2300371T3 - Proceso de metalizacion a vacio para cromar substratos. - Google Patents
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Abstract
Un proceso para revestir un substrato con un acabado cromado estable e uniforme, comprendiendo dicho proceso la secuencia siguiente: a) proporcionar un substrato; b) preparar una superficie de dicho substrato; c) aplicar un revestimiento de base; d) aplicar una primera capa metálica estabilizadora a dicho substrato por medio de una deposición con vapor a vacío, comprendiendo dicha primera capa metálica una mezcla de 50-80% de Níquel y 50-20% de cromo; y e) aplicar una segunda capa metálica sobre dicha primera capa metálica por medio de un método de deposición con vapor a vacío, estando dicha segunda capa metálica por aproximadamente 99% de cromo.
Description
Proceso de metalización a vacío para cromar
substratos.
De manera general, este invento se refiere a un
proceso para proporcionar un acabado de cromo a substratos. En
particular, el invento se refiere a un proceso para metalizar a
vacío cromo sobre substratos metálicos. De manera específica, este
invento se refiere a un proceso de metalización a vacío de dos
etapas para cromar substratos aluminio y acero destinados a partes
de automóvil, por ejemplo, para proporcionar un revestimiento de
cromo a partes de automóvil tales como ruedas de vehículos,
tapacubos, parachoques y similares.
El proceso de metalización del presente invento
presenta etapas secuenciales y específicas para producir partes de
automóvil de acero y aluminio cromadas, que presentan
características superiores de adhesión de cromo para evitar el
deslaminado y que presentan calidades de resistencia química y
resistencia a los riesgos de la calzada. Aunque la presente
descripción muestra el proceso de metalización de cromo en la
producción de ruedas de vehículos, otros procesos de cromado así
como el cromado de otros substratos metálicos se encuentran dentro
del ámbito de este invento.
En el pasado, de manera tradicional, las ruedas
de vehículo de aluminio y acero, por ejemplo, se han sometido a
galvanoplastia para producir ruedas cromadas. Estos procesos de la
técnica anterior requieren el pulido de la llanta de la rueda, para
proporcionar una superficie muy suave que permita un metalizado
eficaz de cromo. Además, las ruedas se someten a
pre-tratamiento con sustancias químicas peligrosas
con el fin de proporcionar una superficie limpia y homogénea sobre
la que pueda adherirse el metalizado de cromo. A continuación, las
ruedas se revisten hasta con tres revestimientos distintos,
precisándose en cada etapa la inmersión de la rueda en las
disoluciones peligrosas. De manera general, el porcentaje de fallos
de estos procesos de la técnica anterior es elevado. De manera
adicional, en caso de dañarse la superficie metalizada con cromo, la
corrosión o la oxidación comienzan rápidamente, provocando el
deslaminado del metalizado de cromo de la superficie de la
rueda.
Se ha desarrollado otro proceso alternativo de
la técnica anterior que aplica el revestimiento de cromo mediante
metalización a vacío, eliminando de este modo la aplicación del
revestimiento decorativo empleando disoluciones peligrosas. Este
proceso de la técnica anterior engloba aplicar una o dos
composiciones principales de revestimiento para proporcionar una
superficie lisa y para proporcionar una adhesión apropiada del Cr
objeto de aplicación. A continuación, se introduce la rueda en una
cámara de metalización a vacío en la que se aplica un revestimiento
decorativo. Posteriormente, se aplica un revestimiento para proteger
la capa metalizada frente a los elementos ambientales. El proceso
produce acabados cromados sobre las ruedas, pero de iguales a la
calidad del proceso de metalizado y como tal no ha sido aceptado
por los fabricante de ruedas estadounidenses.
El documento US 5.656.335 describe un proceso
para revestir un substrato con un metal que aporta un efecto
pulido, siendo el substrato de un material que es estable desde el
punto de vista dimensional a temperaturas de al menos hasta 120ºC.
El proceso incluye las etapas de limpiar el substrato o formar un
revestimiento superior sobre el substrato mediante combustión de
una laca en forma de polvo, revistiendo el substrato limpio o
revestido con un metal que aporta un efecto pulido mediante
deposición por plasma en el interior de una cámara de vacío, y
aplicando un revestimiento superior mediante combustión de una laca
en forma de polvo.
El presente invento ha solventado las
dificultades y los inconvenientes de la técnica anterior. Un objeto
del presente invento es proporcionar un acabado de cromo verdadero
sobre ruedas y similares que sea resistente a las condiciones
climáticas adversas. Otro objetivo es eliminar los materiales
peligrosos empleados durante el proceso de aplicación y reducir en
gran medida la posibilidad de deslaminado en caso de que el
revestimiento resulte dañado, impactado o arañado, hecho que ha
resultado un problema en la técnica anterior. Este proceso también
resulta aplicable a cualquier substrato en el que se requiere un
acabado de cromo, durable y decorativo sobre partes de automóvil,
por ejemplo, sobre ruedas de vehículo, parachoques, tapacubos, y
similares. En particular, el objeto del presente invento es
proporcionar un proceso de metalización a vacío para cromar
substratos de metal, tales como substratos de aluminio y de
acero.
El presente invento se refiere a un proceso para
cromar substratos de aluminio y de acero. El proceso del invento
utiliza un proceso de metalización a vacío que, preferiblemente,
comprende cuatro etapas: una fase de limpieza o de preparación que
utiliza un número de etapas, una fase de aplicación de un
revestimiento de base, una fase de Deposición Física de Vapor (PVD)
de dos etapas, y una fase de aplicación de revestimiento superior.
Cada fase utiliza etapas específicas de proceso y emplea
formulaciones particulares bajos parámetros específicos de etapa de
proceso.
Con objeto de eliminar la contaminación, en
primer lugar se limpia el substrato de aluminio o de acero u objeto,
por ejemplo, una rueda de vehículo, que va a recibir el
revestimiento de cromo decorativo. La fase de limpieza comienza
puliendo la rueda para proporcionar una rugosidad superficial
uniforme. A continuación, se lleva a cabo una serie de lavados
sobre la rueda; si la rueda presenta composición de aluminio, un
lavado de disolución de agua desionizada/alcalina, seguido de un
enjuague con agua desionizada (DI), seguido de un revestimiento con
disolución de agua DI/no-cromato, y acabado con otro
enjuague de agua DI. Si la rueda presenta composición de acero, el
revestimiento con disolución de agua DI/no-cromato
se sustituye por una revestimiento de conversión de disolución de
agua municipal/fosfato de hierro, seguido de un enjuague con agua
municipal. En la etapa de limpieza para la composición tanto de
aluminio como de acero, la rueda se lava con un enjuague de agua
DI. A continuación, la rueda se seca empleando aire filtrado a alta
presión y posteriormente se introduce en un horno para ser
desgasificada. Por último, se deja enfriar la rueda.
Preferiblemente, el revestimiento de base
aplicado en la fase de aplicación del revestimiento de base es un
polvo termo-sellador orgánico o similar y
proporciona una superficie suave para la adhesión de níquel/cromo,
no obstante, puede utilizarse un compuesto inorgánico. De manera
alternativa, el revestimiento de base puede comprender un
revestimiento galvanoplástico o e-revestimiento. La
rueda y el revestimiento de base se calientan para permitir que el
revestimiento funda y fluya incluso a través de las superficies de
la rueda. A continuación, se aumenta la temperatura de manera que
el polvo orgánico se reticula y solidifica. Posteriormente, se
reduce la temperatura de la rueda con objeto de prepararla para la
fase de PVD de dos etapas.
Para comenzar la fase de PVD de dos etapas, la
rueda se coloca en el interior de una cámara de PVD para recibir la
capa de revestimiento cromado. La fase de PVD consta de dos etapas.
Ambas etapas tienen lugar en condiciones de vacío y, por ejemplo,
mediante un proceso de deposición electrónica o similar. La primera
etapa comprende la deposición electrónica de una capa de metal de
base de 80% de Níquel (Ni) y 20% de Cromo (Cr) sobre el
revestimiento de base de la rueda. La segunda etapa comprende la
deposición electrónica de una capa de cromo de pureza aproximada de
99,9%, sobre la capa de metal de base. Como resulta conocido en la
técnica, se conocen varios procesos de PVD y CVD que emplean
objetivos metálicos en condiciones de vacío. Puede emplearse
cualquiera de dichos procesos conocidos para depositar capas de
níquel/cromo y de cromo de acuerdo con las enseñanzas del
invento.
Preferiblemente, el revestimiento superior
protector aplicado durante la fase de aplicación del revestimiento
superior es un polvo termo-sellador, orgánico y
transparente, aunque también puede emplearse un compuesto
inorgánico y medios para producir un acabado coloreado. De manera
alternativa, el revestimiento superior puede comprender un
revestimiento galvanoplástico o e-revestimiento. El
revestimiento superior se aplica a la rueda con el fin de cubrir la
capa de cromo y, posteriormente, se calienta para provocar la
reticulación y la solidificación. A continuación, se deja enfriar
la rueda.
El proceso de metalización a vacío del presente
invento permite aplicar un revestimiento de cromo decorativo a un
objeto de metal, por ejemplo una rueda de aluminio o de acero, de
forma compatible con el medio ambiente, sin utilizar sustancias
químicas peligrosas y que sea resistente a las condiciones
climáticas adversas y al deslaminado. Estos y otros beneficios de
este invento resultarán evidentes a partir de la siguiente
descripción por medio de la referencia a los dibujos.
La Figura 1 es un diagrama de flujo que muestra
las etapas del proceso del presente invento; y
La Figura 2 es una vista en corte transversal de
un substrato que muestra las capas formadas sobre él a partir del
proceso del presente invento.
El presente invento se refiere a un proceso para
cromar substratos de aluminio y de acero, y en particular a la
metalización a vacío de cromo sobre substratos de aluminio o de
acero. El proceso de este invento proporciona un acabado de cromo
durable y decorativo para objetos de aluminio o de acero, por
ejemplo ruedas de vehículos, llantas, parachoques, o similar que se
lleva a cabo de forma compatible con el medio ambiente.
Aunque se encuentra dentro del ámbito de este
invento el hecho de proporcionar un proceso de metalización a vacío
para cromar substratos de aluminio y de acero para producir bienes
que muestran calidades de adhesión fuerte del cromo metalizado y
resultan útiles para una variedad de artículos, en la presente
memoria, con objeto de describir las fases del proceso y las etapas
del invento, se empleará el cromado de ruedas de aluminio o de
acero para automóvil.
Haciendo referencia a la Figura 1, se exponen
las cuatro etapas que comprenden el proceso del presente invento.
Las cuatro etapas generales del proceso son: 1) Fase de Limpieza o
de Preparación, 2) Fase de Aplicación del Revestimiento de Base, 3)
Fase de PVD de dos etapas, y 4) Fase de Aplicación del Revestimiento
Superior.
Como se observa en el diagrama de flujo de
proceso de la Figura 1, la Fase de Limpieza y Preparación 1
comprende las etapas de proceso 1a-1l.
Inicialmente, la superficie del substrato se alisa hasta obtener una
rugosidad no mayor de aproximadamente 1,5 milipulgadas mediante
cualquier proceso aceptado en la industria (1a). En otras palabras,
preferiblemente la suavidad de la superficie del substrato no supera
aproximadamente 1,5 milipulgadas, midiendo de valle a pico sobre la
superficie del substrato. A continuación el substrato, por ejemplo
una rueda, se coloca en una vitrina de combustión de alta presión,
en la que el substrato se desbasta de manera uniforme con un medio
forzado de tipo pulido con una aspereza aproximada no mayor de 120
grit (1b). Esta etapa de proceso proporciona una superficie de
substrato que es apropiada para la adhesión de la aplicación del
revestimiento de base.
A continuación, el substrato o rueda se hace
pasar a través de un proceso de pre-tratamiento, de
tipo lavador de pulverización, dependiendo de si se trata de un
substrato de aluminio o de acero, para garantizar que se ha
retirado toda la contaminación del mismo y para proporcionar una
adhesión adecuada del revestimiento de base
(1c-1i). Durante el proceso de
pre-tratamiento, la rueda se mantiene en posición
vertical para garantizar el revestimiento completo y evitar el
pudelaje en determinadas zonas con resaltes. La primera etapa (1c)
del pre-tratamiento es un ciclo de lavado de
aproximadamente 60 segundos de una disolución de aproximadamente 3%
a 6%. Se aplica una agua desionizada y alcalina a una temperatura de
aproximadamente 140ºF. La etapa de limpieza es para retirar
cualquier contaminación que pueda estar presente en la superficie
del substrato. La etapa siguiente (1d) es un ciclo de
aproximadamente 30 segundos de enjuague con agua desionizada,
aplicado a temperatura ambiente. Si la rueda está hecha de
aluminio, la siguiente etapa (1e) es un ciclo de aproximadamente 60
segundos de una disolución de aproximadamente 1% a 3%, conversión
no-cromato y revestimiento de agua desionizada, se
aplica a aproximadamente 140ºF, para garantizar una adhesión
adecuada del revestimiento de base. Si la rueda es de acero, la
etapa siguiente (1f) es un ciclo de aproximadamente 180 segundos de
una disolución de aproximadamente 3%-7%, revestimiento de
conversión de agua municipal y fosfato de hierro, aplicado a
aproximadamente 140ºF, para garantizar la adhesión adecuada del
revestimiento de base, seguido de una etapa de enjuague de
aproximadamente 60 segundos con agua municipal, aplicado a
temperatura ambiente. La siguiente etapa (1h) es un ciclo de
aproximadamente 30 segundos de enjuague con agua desionizada,
aplicado a temperatura ambiente y la siguiente etapa (1i) es un
enjuague final, por separado, con agua desionizada de
aproximadamente 30 segundos. Preferiblemente, el agua desionizada
empleada en las etapas de enjuague/lavado presente un contenido
mineral aproximado no mayor que 25 ppm, para garantizar que no hay
contaminación presente en ninguna de los disoluciones o
enjuagues.
A continuación, se retira el exceso de agua
mediante aire filtrado, antes de la entrada en el horno de secado
(1j). Se calienta la rueda en el horno de secado a una temperatura
de aproximadamente 275ºF a 350ºF (1k). La última etapa tiene un
doble fin: evapora cualquier resto de humedad sobre la rueda que
queda tras el proceso de pre-tratamiento y que
provoca que los poros del aluminio o del acero desgasifiquen
cualquier tipo de contaminación y/o de vapores atrapados. Esta
etapa garantiza que la contaminación y/o los vapores atrapados no
sean liberados durante las etapas de calentamiento necesarias en
las fases de aplicación del revestimiento de base y del
revestimiento superior. A continuación, la rueda es introducida en
una cámara de enfriamiento en la que sufre un enfriamiento por
parte del aire filtrado hasta un intervalo aproximado de temperatura
de 150ºF a 250ºF (1l), con objeto de ser preparada para la
aplicación del revestimiento de base.
Preferiblemente, la rueda abandona la cámara de
enfriamiento directamente hacia el interior de una sala limpia
presurizada, en la que la atmósfera está formada por partículas no
mayores que aproximadamente 10.000 ppm. Preferiblemente, se
requiere que el personal que trabaja en el interior de la sala
limpia lleve puesto prendas de sala limpia y mascarillas contra el
polvo, para evitar la introducción de contaminación adicional por
partículas suspendidas en el aire procedente de sus prendas de
ropa, cabello y similares. Las etapas restantes también se llevan a
cabo en este entorno de sala limpia y bajo estas condiciones para
establecer protección frente a la contaminación por partículas
suspendidas en el aire. Las etapas de la fase de limpieza y
preparación explicadas anteriormente son ejemplares para
proporcionar una superficie de metal apropiada para las restantes
fases del proceso del invento.
Según se observa en la Figura 1, la Fase 2 de
Aplicación del Revestimiento de Base comprende dos etapas
2a-2d. Preferiblemente, el revestimiento de base
está formado por un revestimiento híbrido, en forma de polvo
termo-sellador, epoxi o similar. No obstante, el
revestimiento de base empleado en esta etapa puede estar formado por
una composición química orgánica o inorgánica. El revestimiento de
base también puede estar formado por un revestimiento
galvanoplástico o e-revestimiento. Generalmente, los
e-revestimientos se aplican en forma líquida por
medio de un proceso de galvanoplastia en el que el substrato bien
es sumergido en un tanque de inmersión bajo condiciones específicas
de carga eléctrica o bien es pulverizado con el material líquido de
e-revestimiento y a continuación sometido a
calentamiento con fines de curado.
Con respecto a la Figura 1, la rueda es
revestida en posición horizontal mirando hacia arriba para
garantizar una deposición suave y uniforme (2a). Mediante la
aplicación de polvo a la temperatura elevada de aproximadamente
150ºF a 250ºF, el polvo comienza a fundir sobre la rueda objeto de
aplicación. Esta etapa del proceso abarca varias ventajas:
garantiza que todas las zonas quedan revestidas y que los poros del
aluminio o del acero se encuentran todavía en fase desgasificada,
permite aplicar un revestimiento más fino, y reduce el tiempo de
pre-calentamiento del metal en la etapa posterior.
El espesor deseado del revestimiento de base es de aproximadamente
1,5 a 5,0 milipulgadas. A continuación, la rueda es
pre-calentada hasta un intervalo aproximado de
temperatura de 285ºF a 310ºF, después de lo cual permanece dentro
de ese intervalo de temperatura durante un período de
aproximadamente 8 a 12 minutos (2b). Durante esta etapa de la fase,
el polvo continúa fundiendo y fluyendo de manera uniforme a través
de todas las superficies de la rueda. Las fluctuaciones de
temperatura por encima del intervalo deseado provocan que el
proceso de fluencia se detenga, mientras que las fluctuaciones por
debajo pueden provocar el choque térmico y afectar a la suavidad de
la superficie. Típicamente, las variaciones en el tiempo, fuera de
los parámetros, dan lugar a acabados de tipo irregular, ondulados o
de tipo piel de naranja.
A continuación la rueda se somete a
pre-calentamiento a un intervalo de temperatura de
aproximadamente 445ºF a 475ºF, después del cual permanece a esa
temperatura durante un período aproximado de 13 a 20 minutos (2c).
Durante esta etapa el polvo experimenta reticulación y solidifica.
Si se reduce la temperatura o el tiempo, evidenciado típicamente
por un aspecto marrón claro transparente, la superficie experimenta
cierto movimiento durante el curado de la fase de revestimiento
superior y, de esta forma, se provoca la fractura del revestimiento
de Cr. Si la temperatura o el tiempo superan los parámetros
evidenciados típicamente por un aspecto oscuro no transparente, la
superficie se vuelve demasiado frágil y es posible que se separe de
la rueda durante la fase de revestimiento superior y/o que reduzca
su capacidad para absorber impactos que provoquen el fallo
prematuro del revestimiento. Un revestimiento de base curado de
forma apropiada presenta un aspecto marrón transparente oscuro tras
completarse el curado del revestimiento de base. Posteriormente, la
rueda se enfría a un intervalo de temperatura de aproximadamente
100ºF a 250ºF, con objeto de ser preparada para el proceso de
metalización (2d). Manteniendo la rueda a temperatura elevada, las
capas de metalización se adhieren mejor al revestimiento orgánico
de base, por ejemplo, y se proporciona más brillo (color más claro)
al revestimiento de Cr.
A continuación, la rueda se introduce en una
cámara de Deposición Física de Vapor (PVD) para proceder a la
metalización. La cámara se encuentra equipada con objetivos de Ni/Cr
y objetivos de Cr. Se disponen suficientes de forma que cada tipo
de objetivo cubra 100% de la rueda a medida que la rueda rota sobre
sus ejes en el interior de la cámara, para garantizar una
deposición total. Posteriormente, se reduce la presión de la cámara
hasta un valor de aproximadamente 0,2 a 0,75 mTorr con el fin de
evacuar la humedad, desgasificar las paredes de la cámara y el
revestimiento de base de la rueda, y para crear un entorno de vacío.
A continuación, se inyecta argón de pureza 99,99% en el interior de
la cámara para llevar la presión hasta aproximadamente 2,5 a 3,5
mTorr, con el fin de crear un entorno de plasma. En esta etapa (3a),
se aplica una capa de metal de base formada por aproximadamente 50%
a 80% de Ni y aproximadamente 50% a 20% de Cr, mediante deposición
electrónica durante aproximadamente 10 a 20 segundos a
aproximadamente 700 voltios, 17 amperios y 12 kW. Estos parámetros
de la etapa del proceso son ejemplares y varían dependiendo del tipo
de máquina PVD y del suministro de polvo empleado en la máquina de
PVD. Por ejemplo, cambios en el suministro de polvo modificarían el
tiempo y el voltaje requeridos. Un bajo contenido de Ni y un
elevado contenido de Cr en el objetivo producen un color más claro
de la segunda capa de metalización (Cr). El revestimiento de metal
de base de esta etapa del invento proporciona una base estable
sobre la cual aplicar el Cr. Muestras sin la base de Ni/Cr
desarrollaron fracturas en la etapa final de calentamiento de la
rueda para curar el revestimiento superior.
A continuación, se reduce la presión de la
cámara hasta un valor aproximado de 1,5 a 3,5 mTorr, para preparar
la posterior aplicación del revestimiento de metal de Cr.
Posteriormente, se aplica Cr de pureza aproximada de 99,99%
mediante deposición electrónica durante aproximadamente 5 a 10
segundos a aproximadamente 620 voltios, 19 amperios y 12 kW (etapa
3b). Estas etapas de proceso son ejemplares dependiendo del tipo de
máquina PVD, de suministro de energía, del tamaño de los objetivos
y de la presión de la cámara, etc. Durante la aplicación de Ni/Cr,
se introduce el objetivo de Cr en un intervalo aproximado de 0,25 kW
a 0,3 kW, y durante la aplicación de Cr, el objetivo de Ni/Cr se
introduce en un intervalo aproximado de 0,04 kW a 0,05 kW para
evitar que uno contamine al otro. El espesor deseado de las dos
capas de metal combinadas es de alrededor de 350 ángstroms a 600
ángstroms. Una vez que se completa el revestimiento de base y el
superior, la cámara es venteada hasta presión atmosférica empleando
aire comprimido que se calienta, se seca y se filtra. La utilización
de aire procesado para ventear la cámara evita la contaminación del
interior de la cámara. Posteriormente, se retira la rueda de la
cámara de vacío con objeto de aplicar, por ejemplo, un revestimiento
superior protector, transparente y orgánico. La fase de PVD de dos
etapas explicada en la presente memoria es ejemplar y las capas de
NiCr y Cr pueden depositarse sobre la superficie preparada de
substrato de cualquier forma conocida, incluyendo por ejemplo,
mediante métodos de arco, CVD o métodos similares de metalización a
vacío. El aspecto importante de esta fase es la utilización de
capas secuenciales de NiCr y Cr sobre la superficie preparada del
substrato.
Como resulta conocida en la técnica, se conocen
varios procesos de PVD y CVD que emplean objetivos metálicos en
condiciones de vacío y que utilizan magnetrones para producir campos
magnéticos con el fin de concentrar el depósito de los iones
metálicos sobre el objeto. Por ejemplo, se ha comprobado que una
configuración de magnetrón planar resulta apropiada en el proceso
de PVD de dos etapas del presente invento. De este modo, se ha
comprobado que una fuente de deposición electrónica de magnetrón
planar o una que tenga un objetivo plano o con estructura planar
resulta apropiada de acuerdo con el proceso de este invento. No
obstante, también pueden emplearse procesos de metalización a vacío
para el cromado de los substratos de aluminio y de acero del
proceso de este invento.
Como se observa en la Figura 1 la Fase 4 de
Aplicación del Revestimiento Superior comprende las etapas
4a-4c. Preferiblemente, la aplicación del
revestimiento superior orgánico transparente consta de un
revestimiento en formar de polvo, acrílico y
termo-sellador o similar. La finalidad del
revestimiento superior es proporcionar protección a los
revestimientos de metal, resistencia frente al desgaste y protección
UV. El revestimiento superior puede presentar composición química
orgánica o inorgánica. El revestimiento protector también puede
comprender un revestimiento sometido a galvanoplastia o
e-revestimiento. El e-revestimiento
proporciona un revestimiento superior resistente al rayado sobre la
capa de cromo que se aplica en el proceso de PVD de dos etapas del
invento. Generalmente, los e-revestimientos se
aplican en forma líquida por medio de un proceso de galvanoplastia
en el que el substrato cromado bien es sumergido en un tanque de
inmersión bajo condiciones específicas de carga eléctrica o bien es
pulverizado con el material líquido de
e-revestimiento y a continuación sometido a
calentamiento con fines de curado.
La rueda es revestida en posición horizontal
mirando hacia arriba para garantizar una deposición suave y uniforme
(4a). El espesor deseado del revestimiento está en un intervalo de
aproximadamente 2,0 a 3,0 milipulgadas. El revestimiento superior
transparente se aplica a un intervalo de temperatura entre
aproximadamente 80ºF y 200ºF. Las temperaturas superiores a estos
valores provocan el oscurecimiento de la capa de Cr. Tras la
aplicación del revestimiento superior transparente, la rueda es
pre-calentada hasta un intervalo aproximado de
temperatura de 320ºF a 360ºF, y posteriormente permanece a esta
temperatura durante un período de aproximadamente 15 a 20 minutos
(4b). Durante esta etapa del método, el polvo experimenta
reticulación y solidifica. A continuación, la rueda penetra en el
interior de una cámara de enfriamiento en la que al aire filtrado
refrigera las ruedas hasta temperatura ambiente (4c).
La Figura 2 muestra un corte transversal de las
capas formadas sobre el substrato cromado 10 como resultado de las
etapas del proceso del presente invento. Se observa que el substrato
o rueda 11 presenta una capa 12 de revestimiento de base, una capa
13 de metal de Ni/Cr, una capa 14 de Cr y una capa 15 de
revestimiento superior. Preferiblemente, la capa 13 de Ni/Cr y la
capa 14 de Cr se forman en un proceso de PVD de dos etapas y
presentan, juntas, un espesor aproximado de 350 ángstroms a 600
ángstroms. Preferiblemente, el revestimiento superior es un
revestimiento en forma polvo, acrílico y
termo-sellador o similar, no obstante, como se
establecido anteriormente es posible utilizar composiciones de
revestimiento superior orgánico o inorgánico.
La discusión anterior con respecto a la fase de
aplicación de revestimiento de base y a la fase de aplicación de
revestimiento superior, en particular con respecto a la Figura 1, se
refieren respectivamente a la aplicación de un revestimiento en
forma de polvo, híbrido, epoxi y termo-sellador para
el revestimiento de base y a la aplicación de un revestimiento en
forma de polvo, acrílico y termo-sellador para el
revestimiento superior. La aplicación de estas formulaciones de
revestimiento de base y de revestimiento superior requieren
parámetros de proceso específicos, es decir, temperaturas, tiempos,
etc., como se explica en la Figura 1. Como ya se ha comentado en la
presente memoria, pueden emplearse otras formulaciones de
revestimiento de base y de revestimiento superior en el proceso de
metalización del invento. Los parámetros de aplicación de estas
formulaciones de revestimiento de base y de revestimiento superior
serían diferentes de los descritos con respecto a la Figura 1 y,
generalmente, son fijados por los fabricantes de las formulaciones
de revestimiento.
Aunque en el proceso del invento se ha discutido
el revestimiento superior transparente, pueden también emplearse
varios tintes coloreados sobre la capa cromada producida en este
invento. Por ejemplo, el propio revestimiento superior puede
teñirse con un color, o puede proporcionarse un color al propio
objeto durante el proceso de PVD. Por ejemplo, la introducción de
gas tal como Argón, Nitrógeno o similar en el proceso de PVD, como
se sabe en la técnica, produce un color específico en el
objeto.
Una rueda revestida empleando el proceso del
presente invento produjo los siguientes resultados de ensayo:
En resumen, el proceso del presente invento
proporciona una Fase de Preparación 1, una Fase 2 de Aplicación del
Revestimiento de Base, una Fase 3 de PVD de dos etapas y una Fase 4
de Aplicación del Revestimiento Superior. El proceso produce un
revestimiento de cromo sobre una superficie, preferiblemente de un
objeto de aluminio o de acero, tal como ruedas de vehículo,
llantas, parachoques y similar, sobre la cual resulta deseable un
acabado cromado decorativo. El proceso de este invento se lleva a
cabo sin emplear sustancias químicas peligrosas, lo que le
convierte en un proceso respetuoso con el medio ambiente, y produce
un acabado cromado que es resistente a los elementos y que presenta
un bajo potencial de deslaminado.
Claims (9)
1. Un proceso para revestir un substrato con un
acabado cromado estable e uniforme, comprendiendo dicho proceso la
secuencia siguiente:
- a)
- proporcionar un substrato;
- b)
- preparar una superficie de dicho substrato;
- c)
- aplicar un revestimiento de base;
- d)
- aplicar una primera capa metálica estabilizadora a dicho substrato por medio de una deposición con vapor a vacío, comprendiendo dicha primera capa metálica una mezcla de 50-80% de Níquel y 50-20% de cromo; y
- e)
- aplicar una segunda capa metálica sobre dicha primera capa metálica por medio de un método de deposición con vapor a vacío, estando dicha segunda capa metálica por aproximadamente 99% de cromo.
2. El proceso de la reivindicación 1, que además
comprende la etapa de aplicar una capa protectora superior después
de dicha segunda capa metálica, en el que dicha capa protectora
superior es un polvo acrílico termo-sellador y en
el que dicha capa protectora superior es curada en un intervalo
aproximado de temperatura de 320-360ºF
(160-182ºC).
3. El proceso descrito en la reivindicación 1 ó
2, en el que el espesor combinado de la primera capa metálica y de
la segunda capa metálica es de aproximadamente
350-600 ángstroms.
4. El proceso de la reivindicación 1, 2 ó 3, en
el que dicho substrato es un metal.
5. El proceso de la reivindicación 4, en el que
dicho metal es aluminio o acero.
6. Un substrato revestido metálico que
comprende:
- a)
- un revestimiento de base aplicado a dicho substrato, en el que el revestimiento de base es un revestimiento de base orgánico o un revestimiento depositado electrónicamente;
- b)
- una primera capa metálica aplicada a dicho revestimiento de base, estando formada dicha primera capa metálica por 50-80% de níquel y 50-20% de cromo;
- c)
- una segunda capa metálica aplicada a dicha primera capa metálica, estando formada dicha segunda capa metálica por aproximadamente 99,99% de cromo; y
- d)
- un revestimiento superior aplicado a dicha segunda capa metálica, en el que el revestimiento superior es un revestimiento superior orgánico o un revestimiento depositado electrónicamente.
7. El substrato revestido metálico de la
reivindicación 6, en el que dicho revestimiento de base es un polvo
orgánico, epoxi, termo-sellador y/o en el que la
capa de revestimiento superior es un polvo orgánico, acrílico,
termo-sellador.
8. El substrato revestido metálico de la
reivindicación 6 ó 7, en el que dicha primera capa metálica y dicha
segunda capa metálica presentan un espesor combinado de
aproximadamente 350-600 ángstroms.
9. El substrato revestido metálico de la
reivindicación 6, 7 ó 8, en el que dicho substrato es aluminio o
acero y en el que dicha primera capa metálica y dicha segunda capa
metálica se aplican por medio de un proceso de deposición de
vapor.
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