ES2347261T3 - Procedimiento de aplicacion de recubrimientos con acabado ceramico o metalico. - Google Patents
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Abstract
La invención proporciona un recubrimiento con acabado metálico o cerámico sobre la totalidad o parte de la superficie de un artículo termoplástico, metálico o de aleación metálica, que comprende: (a) preparar el artículo termoplástico, metálico, o de aleación metálica; (b) aplicar sobre dicho artículo una capa polimérica basada en dispersiones acuosas de resinas sin componentes orgánicos volátiles o en dispersiones en disolventes orgánicos de resinas sin uretano; (c) curar dicha capa polimérica, y (d) depositar una monocapa de un material metálico o cerámico sobre el artículo recubierto con la capa polimérica curada; realizándose el curado de dicha capa polimérica de la etapa (c) a una temperatura de entre 30 y 80°C en el caso de capas poliméricas térmicas, o mediante radiación ultravioleta en el caso de capas poliméricas fotosensibles. Este recubrimiento confiere a los artículos una apariencia metálica o cerámica, según se desee, así como resistencia frente a la corrosión química y a las agresiones externas debidas a cambios climáticos y a las fricciones mecánicas causadas por el uso diario.
Description
Procedimiento de aplicación de recubrimientos
con acabado cerámico o metálico.
La presente invención se refiere al campo de los
recubrimientos. En particular, se refiere a un procedimiento para
aplicar recubrimientos con acabado metálico o cerámico sobre
artículos termoplásticos, metálicos, y aleaciones metálicas de modo
que estos presenten una capa decorativa y protectora. Dichos
recubrimientos pueden ser de un material metálico, tal como un
metal o una aleación, o cerámico. El procedimiento de recubrimiento
comprende la aplicación de una capa polimérica (a partir de
dispersiones poliméricas acuosas o en disolventes orgánicos), el
curado de la misma y un posterior recubrimiento metálico o cerámico
monocapa por las técnicas de deposición física en fase de vapor
(PVD). De este modo, se obtiene una capa decorativa, brillante o
mate según se desee, sobre dichos artículos, así como
una mejora de las propiedades superficiales de los mismos, tanto frente a la corrosión química (oxidación, ...) como a las agresiones mecánicas (rayados mecánicos ...). Además, en el caso particular de un procedimiento de cromado se asegura en todo momento que no exista cromo hexavalente o cromo trivalente ni en el proceso de recubrimiento ni en el producto final. Igualmente, el empleo de dispersiones poliméricas acuosas presenta la ventaja de ser un producto totalmente limpio y medioambiental.
una mejora de las propiedades superficiales de los mismos, tanto frente a la corrosión química (oxidación, ...) como a las agresiones mecánicas (rayados mecánicos ...). Además, en el caso particular de un procedimiento de cromado se asegura en todo momento que no exista cromo hexavalente o cromo trivalente ni en el proceso de recubrimiento ni en el producto final. Igualmente, el empleo de dispersiones poliméricas acuosas presenta la ventaja de ser un producto totalmente limpio y medioambiental.
Actualmente, los recubrimientos mediante baños
electrolíticos presentan muchos inconvenientes a nivel técnico y
medioambiental. Los sistemas de control exigidos por los procesos de
baños electrolíticos son muy estrictos y los procesos son muy
complejos y más con substratos no conductores.
En el caso del cromado, los recubrimientos de
cromo por baños electrolíticos se utilizan como capas protectoras
contra la corrosión y como acabado decorativo. En general, estos
recubrimientos se realizan en baños químicos formulados con cromo
hexavalente, compuesto catalogado como carcinógeno.
Recientemente, la industria ha iniciado una
evolución hacia el cromo trivalente como alternativa aceptable
desde el punto de vista de protección medioambiental. Actualmente,
esta alternativa presenta varias limitaciones tales como a) baja
resistencia a la corrosión del recubrimiento, b) acabados de baja
calidad, c) formación de cromo hexavalente durante el proceso por
oxidación anódica.
Por otra parte, en los métodos convencionales de
recubrimientos por baños electrolíticos, los plásticos no son
conductores por lo que requieren ser sometidos a procesos complejos
de pre-tratamiento para poder recibir los
recubrimientos técnicos que les confieren las propiedades. Esta
preparación es compleja y contempla el uso de productos de alta
toxicidad y difícil control.
Para la obtención de un artículo con acabado de
cromo electrolítico, deben aplicarse distintas capas para la
obtención del color y la resistencia a la corrosión deseados. A modo
ilustrativo, para que la deposición de cromo sea correcta y se
obtenga el color y brillo deseado, se deben aplicar previamente
sobre el artículo (tanto termoplástico como metálico o de aleación
metálica) capas sucesivas de níquel semi-brillante y
níquel brillante. Además, dependiendo de los artículos a tratar, se
debe aplicar una capa promotora de adherencia de cobre. La
introducción de las capas metálicas intermedias aumenta las
posibilidades de la corrosión de la pieza con el mínimo defecto de
la capa final de cromo.
Por otra parte, la utilización de dichos baños
requiere el empleo de equipos especiales ya que tales baños son muy
delicados y requieren un equipo de control separado para cada cuba
puesto que cada baño tiene unas características diferentes de
temperatura, filtrado, agitación y amperaje.
Recientemente se han introducido mejoras en el
proceso de cromado trivalente, tales como: color, aspecto, control
de proceso, etc., aunque no se ha conseguido obtener un depósito con
las mismas características superficiales que presenta el proceso de
cromado a partir de cromo hexavalente.
La electrodeposición con cromo trivalente tiene
el problema de una baja estabilidad de los baños, debido a la
formación de cromo hexavalente por oxidación anódica. En este
sentido se han propuesto baños de cromo trivalente como el descrito
en la patente americana US 5,560,815 en el que se utiliza un
electrodo adaptado consiguiendo reducir considerablemente la
formación de cromo hexavalente. Aún así no se ha conseguido eliminar
completamente este compuesto.
Otra forma de aportar un acabado de aspecto
metálico decorativo y protector contra la corrosión a dichos
artículos, comprende la aplicación de un recubrimiento por métodos
de depósito en fase vapor (PVD) con previa aplicación de
recubrimientos electrolíticos que ejercen la función de enmascarar
los defectos de la superficie de substrato. En las siguientes
patentes se describe la aplicación de un recubrimientos por un
método de fase vapor a artículos previamente recubiertos mediante
electro-deposición: US 5814415; US 5667904; US
5626972; US 5948548; US 6221231; US 6106958; US 6245435; US
5759677; EP928343.
\newpage
Otra forma de aportar un acabado metálico
(cromo) (US 2002/0170460), es la utilización de una capa orgánica
para alisar la superficie de la capa sobre la que luego se aplica
una multicapa de Cr-Ni para mejorar la adherencia
y, posteriormente, la capa final de cromo. La aplicación de ambas
capas, la de Cr-Ni y la de cromo, se realiza por
PVD. Finalmente, se aplica una capa orgánica para proteger la
multicapa PVD.
En dicho proceso se elimina la utilización de
cromo electrolítico, pero requiere la aplicación dos capas
orgánicas, una para alisar la superficie del artículo y otra para
proteger la multicapa Cr-Ni/Cr contra la corrosión
debida a la presencia del Ni. La utilización de recubrimientos
metálicos multicapa introduciendo el Ni, aumenta la susceptibilidad
a la corrosión de los artículos y complica el proceso de
recubrimiento de los diferentes artículos y se excluye el PVD por
arco como técnica de recubrimiento debido a las características
magnéticas del níquel.
Por otro lado existe la posibilidad de
utilización de una capa polimérica en sustitución de las capas
metálicas electrolíticas y la deposición del posterior
recubrimiento de cromo por PVD. En la solicitud de patente europea
EP 0351533 A1 se describe un método en el que un substrato
dieléctrico tal como un substrato cerámico con una película de
poliimida sobre el mismo recubierto con una capa de cromo y una capa
de cobre, y opcionalmente con una capa de cromo adicional. Además,
en la patente US 5.006.212 se describe un método en el que un
substrato cerámico está recubierto con una capa gruesa de polímero
orgánico que está a su vez recubierta con una fina capa de dióxido
de silicio sobre la cual se deposita una capa gruesa de cromo. Es el
caso del recubrimiento descrito en la patente americana US
6,652,988 B2 (2003), que hace referencia a un artículo con un
recubrimiento con apariencia decorativa, resistente a la fricción,
al desgaste y a la corrosión, compuesto por una capa polimérica
producto de la reacción de una resina epoxi/uretano y poliamida o
bien una resina epoxi/uretano en disolventes orgánicos, y un
recubrimiento decorativo formado por al menos una capa obtenida por
deposición en fase vapor. Dicha capa está compuesta por una capa de
cromo, un compuesto de cromo, un compuesto de un metal refractario,
o un compuesto de una aleación metálica refractaria.
Dicho recubrimiento evita la necesidad de
aplicación de capas electrolíticas, pero requiere el empleo de
resinas de uretano que contienen isocianatos, compuestos que, por
su peligrosidad, presentan riesgos para la salud ya que durante la
aplicación de dichas resinas puede haber peligro de inhalación de
las gotas de isocianato que no han reaccionado. Además, de este
serio inconveniente, dicho procedimiento se encuentra limitado por
el tipo de substratos a recubrir, ya que la temperatura de curado de
dichas resinas a base de epoxi/uretano son relativamente elevadas,
impidiendo su uso sobre ciertos artículos elaborados en materiales
de bajo punto de fusión, particularmente artículos
termoplásticos.
Por tanto, si bien se conocen en el estado de la
técnica diversos procedimientos para aplicar recubrimientos
decorativos y protectores sobre artículos termoplásticos, metálicos
o de aleación metálica, sigue existiendo la necesidad de
desarrollar procedimientos alternativos que, además de permitir la
obtención de un recubrimiento con acabado metálico o cerámico
resistente a la corrosión química y mecánica, aseguren la ausencia
en el proceso y en el artículo recubierto de compuestos peligrosos
para la salud tales como los isocianatos o, en el caso de
recubrimientos de cromo, cromo hexavalente o trivalente, y que,
además, permitan trabajar con una gama más amplia de substratos sin
límites de temperatura.
Con el procedimiento de recubrimiento de la
presente invención se consiguen recubrimientos con acabado metálico
o cerámico evitando la formación de isocianatos y permitiendo,
además, recubrir artículos elaborados en materiales de bajo punto
de fusión. Además, en el caso de emplear resinas fotosensibles, el
curado por UV, al ser instantáneo, permite procesos más cortos y,
por tanto, más económicos a nivel industrial, evitando los posibles
ataques químicos de los substratos delicados.
Igualmente, en el caso particular de
recubrimientos con acabado de cromo electrolítico, se parte de cromo
metálico y se deposita cromo metálico por lo que en ningún momento
del proceso se forma cromo hexavalente o cromo trivalente.
El objeto de la presente invención, por tanto,
es proporcionar un procedimiento para aplicar un recubrimiento con
acabado metálico o cerámico sobre la totalidad o una parte de
artículos termoplásticos, metálicos o de aleaciones metálicas.
Dicho recubrimiento confiere a dichos artículos una apariencia
metálica o cerámica, según se desee, así como resistencia frente a
la corrosión química y a las agresiones externas debidas a cambios
climáticos y a las fricciones mecánicas causadas por el uso diario.
Además, dicho recubrimiento reduce los riesgos de corrosión debido
a la ausencia de las capas previas del níquel y garantiza la
ausencia, tanto en el recubrimiento como en el proceso de obtención
de dicho recubrimiento, de isocianatos y de cromo hexavalente y
trivalente, dado el caso. Por último, dicho recubrimiento puede ser
aplicado sobre una amplia gama de artículos termoplásticos,
metálicos o de aleaciones metálicas.
La presente invención proporciona un
procedimiento para aplicar un recubrimiento con acabado metálico o
cerámico sobre la totalidad o parte de la superficie de un artículo
termoplástico, metálico o de aleación metálica, que comprende las
etapas de:
- (a)
- preparación del artículo termoplástico, metálico, o de aleación metálica;
- (b)
- aplicación sobre dicho artículo de una capa polimérica basada en dispersiones acuosas de resinas sin componentes orgánicos volátiles o en dispersiones en disolventes orgánicos de resinas sin uretano;
- (c)
- curado de dicha capa polimérica, y
- (d)
- depósito de una monocapa de un material metálico o cerámico sobre el artículo recubierto con la capa polimérica curada;
en el que el curado de dicha capa polimérica de
la etapa (c) se realiza a una temperatura de entre 30 y 80ºC en el
caso de capas poliméricas térmicas, o mediante radiación
ultravioleta en el caso de capas poliméricas fotosensibles.
En el contexto de la invención, el término
"recubrimiento con acabado metálico o cerámico" se refiere a un
recubrimiento sobre un artículo u objeto cuya superficie presenta
una apariencia metálica o cerámica atractiva y estética, ya sea
brillante o mate, que se conserva a lo largo del tiempo de uso.
Asimismo, en el contexto de la invención, el
término "artículo termoplástico" se refiere a un artículo
elaborado en un material polimérico termoplástico cuya temperatura
máxima de trabajo, a partir de la cual se rebasa la deformación
admisible, se encuentra entre 50 y 150ºC. Así, por ejemplo, las
temperaturas máximas de trabajo de algunos de los artículos
termoplásticos empleados en la invención son las siguientes:
-
Acrilonitrilo-butadieno-estireno
(ABS) = 85-100ºC
- Policarbonato (PC) =
130-140ºC
- Polipropileno (PP)=
90-120ºC
- Poliamida (PA)= 80-140ºC
- Cloruro de polivinilo (PVC) =
50-75ºC
- Copolímeros tipos ABS-PC =
105-120ºC.
Estas temperaturas son aproximadas ya que
dependen del método de obtención del plástico correspondiente.
En una realización particular del procedimiento
de la invención, el material metálico es un metal o una aleación
metálica, preferiblemente cromo, rutenio, aleación de plata y rodio
o aleación de paladio y níquel.
En otra realización particular, el material
cerámico es un nitruro o un carbonitruro, preferiblemente nitruro
de cromo o carbonitruro de zirconio.
Igualmente, en el contexto de la invención, el
término "capa polimérica" se refiere a una capa de resina con
un elevado poder de relleno y de nivelación de las superficies
rugosas, así como con un comportamiento estable a baja presión.
Dicha capa ejerce de capa de imprimación mejorando la adherencia de
la capa metálica, así como la función de nivelación tapando los
defectos de pulido del substrato, obteniéndose un aspecto final del
artículo con brillo especular.
Más en particular, dicha capa es una capa
polimérica basada en dispersiones acuosas de resinas sin componentes
orgánicos volátiles (Zero VOC's) o bien basada en dispersiones en
disolventes orgánicos de resinas sin uretano. Ambos tipos de capas
poliméricas pueden ser curables a una temperatura que puede variar
de 30ºC hasta los 80ºC, o mediante radiación ultravioleta durante
un tiempo entre 1 segundo y 10 min, dependiendo del substrato
utilizado tal como se ha descrito previamente.
La capa polimérica actúa como capa de
nivelación, tapando los defectos de pulido del substrato, siendo su
espesor el espesor mínimo necesario para realizar dicha función de
nivelación. Asimismo, la capa polimérica ejerce como promotora de
la adherencia de la capa metálica y evita posibles procesos de
desgasificación del substrato en las condiciones de vacío.
En una realización particular del procedimiento
de la invención, el espesor de la capa polimérica que se aplica
sobre la totalidad o parte de la superficie del artículo
termoplástico, metálico o de aleación metálica está comprendido
entre 1 y 20 \mum, preferiblemente entre 5 y 15 \mum.
En una realización preferida del procedimiento
de la invención, el curado de la etapa (c) se realiza mediante
secado a temperatura ambiente durante un periodo comprendido entre 8
y 24 h.
En otra realización preferida del procedimiento
de la invención, el curado de la etapa (c) se realiza mediante
secado a temperatura ambiente durante un tiempo inferior a 15 min, y
posterior calentamiento en horno a una temperatura de
50-70ºC durante 20-95 min.
\newpage
En otra realización preferida del procedimiento
de invención, el curado de la etapa (c) se realiza mediante
radiación ultravioleta durante un tiempo inferior a 10 min.
En una realización particular del procedimiento
de la invención, la etapa (d) de depósito de una monocapa de un
material metálico o cerámico sobre el artículo previamente
recubierto con la capa polimérica curada comprende las siguientes
etapas:
- (i)
- exposición al vacío del artículo recubierto con la capa polimérica curada; y
- (ii)
- depósito de una monocapa de material metálico o cerámico, mediante una técnica de deposición en fase de vapor sobre dicho artículo recubierto con la capa polimérica curada y expuesto al vacío.
En el sentido utilizado en esta descripción, el
término "técnica de deposición en fase de vapor" se refiere a
cualquier técnica de deposición en fase de vapor conocida, tal como
una técnica de deposición física en fase de vapor (PVD). Las
técnicas están basadas en la formación de un vapor del material a
depositar, con objeto de que el vapor se condense sobre la
superficie del substrato formando una capa delgada. Generalmente,
el proceso debe realizarse en vacío o en atmósfera controlada con
objeto de evitar la interacción del vapor con la atmósfera del
aire. En las técnicas de PVD se parte de un material sólido que se
convierte en vapor mediante evaporación térmica o evaporación por
arco catódico, o mediante bombardeo iónico (sputtering). El
material en forma de vapor termina condensándose sobre la superficie
del substrato en forma de capa delgada.
Más concretamente, la técnica de PVD por arco
catódico consiste en evaporar el material a depositar creando un
arco eléctrico en la superficie del blanco (el material a evaporar).
El material se "evapora" en forma de iones que se depositan
sobre el substrato. Asimismo, la técnica de PVD por
sputtering (bombardeo iónico) consiste en bombardear la
superficie del blanco (el material a depositar) con iones de Argón,
arrancando los átomos que chocan con los iones de Ar y los
electrones formando un plasma que se deposita sobre el substrato a
recubrir.
En una realización particular de la presente
invención, dicha técnica de deposición en fase de vapor es una
técnica de deposición física en fase de vapor (PVD), preferiblemente
PVD por arco catódico o PVD por sputtering a una temperatura
inferior a la temperatura máxima de trabajo del substrato.
El curado de la capa polimérica a temperaturas
entre 30ºC y 80ºC o mediante radiación ultravioleta, dependiendo
del substrato utilizado, permite recubrir una gama más amplia de
substratos sin límites de temperatura. Dicho curado supone, además,
otras grandes ventajas adicionales:
- -
- El curado permite la desgasificación completa de la capa polimérica y del substrato lo que permite tener un vacío de trabajo muy estable dentro de la cámara de recubrimiento PVD, una muy buena adherencia de la capa PVD, y una excelente resistencia a la humedad.
- -
- Al ser piezas curadas, el recubrimiento PVD se puede realizar a temperatura ambiente sin necesidad de precalentamiento de las piezas, lo que permite procesos más cortos y, por tanto, un menor coste de los artículos finales.
- -
- El curado mediante radiación ultravioleta, al ser un proceso efectuado durante un tiempo de 1 segundo a 10 min, permite procesos muy cortos y muy rápidos lo que se refleja en procesos industriales muy económicos. Por otra parte, el curado por UV, al ser un proceso muy rápido permite tratar muestras muy delicadas evitando el posible ataque de las piezas con el propio producto.
- -
- Las dispersiones poliméricas acuosas empleadas en la preparación de la capa polimérica intermedia, presentan la ventaja de ser productos totalmente limpios y respetuosos con el medioambiente.
En otra realización particular del procedimiento
de la presente invención, la etapa (a) de preparación del artículo
comprende las siguientes etapas:
- (i)
- limpieza del artículo; y
- (ii)
- secado del artículo limpio.
Más en particular, la limpieza se realiza
mediante disolventes orgánicos para eliminar óxidos y partículas de
la superficie con el mínimo ataque, preferiblemente en baños de
etanol en una lavadora de ultrasonidos durante un periodo de tiempo
comprendido entre 5 y 20 min.
Brevemente, los artículos a recubrir se someten
a un proceso de limpieza mediante disolventes orgánicos, tal como
se ha descrito previamente. Seguidamente se aplica sobre dichos
artículos la capa polimérica mediante un proceso de deposición
convencional tal como inmersión, pulverización con pistola con
sistemas automáticos de aire, pulverización sin aire
(airless), electro-revestimiento, pincelado,
etc. Una vez aplicada la capa polimérica, en el caso de una capa
polimérica de curado térmico, se procede a la evaporación del
diluyente y al curado de la resina a la temperatura apropiada,
entre 30 y 80ºC. En el caso de una capa polimérica fotosensible, se
procede a su curado mediante radiación ultravioleta. A continuación,
los artículos recubiertos con la capa polimérica curada se someten
a vacío y se deposita sobre ellos una capa nanométrica del material
metálico o cerámico deseado mediante una técnica de deposición en
fase de vapor, tal como se ha descrito previamente.
En una realización particular del procedimiento
de la invención, la monocapa de material metálico o cerámico
obtenida tras la etapa (d) tiene un espesor comprendido entre 10 y
600 nm, preferiblemente entre 10 y 300 nm.
En una realización preferida del procedimiento
de la invención, la monocapa de rutenio obtenida tras la etapa (d)
tiene un espesor comprendido entre 20 y 500 nm, preferiblemente
entre 20 y 200 nm.
Por último, en otra realización particular del
procedimiento de la invención, el recubrimiento con acabado de
cromo electrolítico obtenido no contiene cromo hexavalente ni cromo
trivalente.
Dicha capa metálica de cromo, al igual que las
capas de rutenio, de plata-rodio o de carbonitruro
de zirconio, por ejemplo, aporta el aspecto decorativo al artículo,
así como resistencia a la corrosión química y a las agresiones
mecánicas.
En general, el recubrimiento a base de un metal
o una aleación metálica aplicado sobre los artículos mencionados es
un recubrimiento que permite aportar a dichos artículos apariencia
metálica con brillo especular.
\vskip1.000000\baselineskip
En primer lugar, las piezas de ABS se someten a
una limpieza de baños de un disolvente orgánico no clorado tal como
el etanol en lavadoras de ultrasonidos.
Seguidamente, sobre dichas piezas de ABS
previamente tratadas se aplica una capa polimérica mediante
pulverización con pistola de aire comprimido. A continuación, se
procede al curado de la resina en un horno a una temperatura
comprendida entre 50 y 70ºC durante 20-120 min.
Seguidamente, se deposita una monocapa de cromo
sobre la superficie de las piezas recubiertas con la capa
polimérica curada mediante la técnica de deposición en fase de vapor
(PVD) por arco catódico. Para ello, las piezas se someten a un
vacío previo de 2,5 x 10^{-3} Pa (2,5 x 10^{-5} mbar). A
continuación se deposita la capa evaporando el material catódico
constituido por cromo. La presión de trabajo es de unos 2,3 x
10^{-1} Pa (2,3 x 10^{-3} mbar); el voltaje aplicado a los
blancos durante el proceso de deposición es de 60 A; la velocidad
de giro del substrato se mantiene constante durante el proceso de
recubrimiento, siendo el tiempo de depósito inferior a 5 min. De
este modo, se obtiene un recubrimiento de Cr sobre las piezas de ABS
previamente recubiertas con la resina termoendurecida con un
espesor de 10 y 300 nm.
Para demostrar la excelente adherencia del
recubrimiento así obtenido, así como la excelente protección frente
a la corrosión química de los artículos recubiertos según el
procedimiento descrito previamente, se han realizado ensayos según
la guía estándar D6577-00a para ensayos de
recubrimientos industriales protectores. Los ensayos a destacar en
el presente ejemplo son los siguientes:
- A)
- Ensayo de adherencia según el estándar ASTM D3359-02 referente a la medida de la adherencia mediante cinta adhesiva.
- Dicha prueba consiste en la aplicación de una cinta adhesiva sobre la superficie de la pieza, con inspección microscópica posterior de la zona de la pieza sometida al ensayo. La capa aparece inalterada conservando una superficie lisa y brillante.
- B)
- Ensayo de resistencia a la cámara salina (ASTM B-117).
- Tras someter las piezas recubiertas a una atmósfera salina al 5% de cloruro sódico a una temperatura de 35ºC, se someten a un examen visual y, posteriormente, a la prueba de adherencia. La capa aparece inalterada.
- C)
- Ensayo de resistencia a la humedad (ASTM D2247).
- En esta prueba, las piezas recubiertas se han sumergido en agua a 38ºC. No se ha afectado ni la capa de cromo ni la capa polimérica.
En primer lugar, las piezas de ABS se someten a
una limpieza de baños de un disolvente orgánico no clorado tal como
el etanol en lavadoras de ultrasonidos.
Seguidamente, sobre dichas piezas de ABS
previamente tratadas se aplica una capa polimérica mediante
pulverización con pistola de aire comprimido. A continuación, se
procede al curado de la resina en un horno a una temperatura
comprendida entre 50 y 70ºC durante 20-120 min.
Seguidamente, se deposita una monocapa de
rutenio sobre la superficie de las piezas recubiertas con la capa
polimérica curada mediante la técnica de deposición en fase de vapor
(PVD) por sputtering. Para ello, las piezas se someten a un vacío
previo de 2,5 x 10^{-3} Pa (2,5 x 10^{-5} mbar). A continuación
se deposita la capa arrancando el material del blanco de Rutenio.
La presión de trabajo es de unos 7 x 10^{-1} Pa (7 x 10^{-3}
mbar). El voltaje Bias aplicado durante el proceso de deposición es
de 100 V; la velocidad de giro del substrato se mantiene constante
durante el proceso de recubrimiento, siendo el tiempo de depósito
inferior a 5 min. El potencial del sputtering es de 0,8 KW. De este
modo, se obtiene un recubrimiento de rutenio sobre las piezas de
ABS previamente recubiertas con la resina termoendurecida con un
espesor de entre 20 y 200 nm.
Para demostrar la excelente adherencia del
recubrimiento así obtenido, así como la excelente protección frente
a la corrosión química de los artículos recubiertos según el
procedimiento descrito previamente, se han realizado ensayos según
la guía estándar D6577-00a para ensayos de
recubrimientos industriales protectores. Los ensayos a destacar en
el presente ejemplo son los siguientes:
- A)
- Ensayo de adherencia según el estándar ASTM D3359-02 referente a la medida de la adherencia mediante cinta adhesiva.
- Dicha prueba consiste en la aplicación de una cinta adhesiva sobre la superficie de la pieza, con inspección microscópica posterior de la zona de la pieza sometida al ensayo. La capa aparece inalterada conservando una superficie lisa y brillante.
- B)
- Ensayo de resistencia a la cámara salina (ASTM B-117).
- Tras someter las piezas recubiertas a una atmósfera salina al 5% de cloruro sódico a una temperatura de 35ºC, se someten a un examen visual y, posteriormente, a la prueba de adherencia. La capa aparece inalterada.
- C)
- Ensayo de resistencia a la humedad (ASTM D2247).
- En esta prueba, las piezas recubiertas se han sumergido en agua a 38ºC. No se ha afectado ni la capa de rutenio ni la capa polimérica.
- D)
- Ensayo de ciclado térmico:
- La prueba consiste en exponer la pieza recubierta al aire caliente hasta 80ºC durante 30 min y enfriarla después hasta la temperatura ambiente. A continuación, se enfría la pieza con aire hasta -30ºC durante 30 min elevando después la temperatura a la temperatura ambiente. No se ha afectado ni la capa de rutenio, ni la capa polimérica, ni la adherencia de ambas capas al substrato de ABS.
A pesar de que se ha hecho referencia a una
realización concreta de la invención, es evidente para un experto
en la materia que el procedimiento descrito es susceptible de
numerosas variaciones y modificaciones, y que todos los detalles
mencionados pueden ser substituidos por otros técnicamente
equivalentes, sin apartarse del ámbito de protección definido por
las reivindicaciones adjuntas.
Claims (13)
1. Procedimiento para aplicar un recubrimiento
con acabado metálico o cerámico sobre la totalidad o parte de la
superficie de un artículo termoplástico, metálico o de aleación
metálica, que comprende las etapas de:
- (a)
- preparación del artículo termoplástico, metálico, o de aleación metálica;
- (b)
- aplicación sobre dicho artículo de una capa polimérica basada en dispersiones acuosas de resinas sin componentes orgánicos volátiles o en dispersiones en disolventes orgánicos de resinas sin uretano;
- (c)
- curado de dicha capa polimérica, y
- (d)
- depósito de una monocapa de un material metálico o cerámico sobre el artículo recubierto con la capa polimérica curada;
caracterizado porque el curado de dicha
capa polimérica de la etapa (c) se realiza a una temperatura de
entre 30 y 80ºC en el caso de capas poliméricas térmicas, o
mediante radiación ultravioleta en el caso de capas poliméricas
fotosensibles.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el material metálico es un metal o una
aleación metálica, preferiblemente cromo, rutenio, aleación de
plata y rodio o aleación de paladio y níquel.
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el material cerámico es un nitruro o un
carbonitruro, preferiblemente nitruro de cromo o carbonitruro de
zirconio.
4. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el curado de la etapa (c) se realiza
mediante secado a temperatura ambiente durante un período
comprendido entre 8 y 24 horas.
5. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el curado de la etapa (c) se realiza
mediante secado a temperatura ambiente durante un tiempo inferior a
15 min, y posterior calentamiento en horno a una temperatura de
50-70ºC durante 20-95 min.
6. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el curado de la etapa (c) se realiza
mediante radiación ultravioleta durante un tiempo inferior a 10
min.
7. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la etapa (d) comprende las siguientes
etapas:
- (i)
- exposición al vacío del artículo recubierto con la capa polimérica curada; y
- (ii)
- depósito de una monocapa de material metálico o cerámico mediante una técnica de deposición en fase de vapor sobre dicho artículo recubierto con la capa polimérica curada y expuesto al vacío.
8. Procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado porque la técnica de deposición en fase de
vapor es la técnica de deposición física en fase de vapor (PVD),
preferiblemente PVD por arco catódico o PVD por bombardeo
iónico.
9. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la etapa (a) de preparación del artículo
comprende las siguientes etapas:
- (i)
- limpieza del artículo; y
- (ii)
- secado del artículo limpio.
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque la limpieza se realiza mediante baños de
etanol en una lavadora de ultrasonidos durante un periodo de tiempo
comprendido entre 5 y 20 minutos.
11. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la monocapa de material metálico o
cerámico obtenida tras la etapa (d) tiene un espesor comprendido
entre 10 y 600 nm, preferiblemente entre 10 y 300 nm.
12. Procedimiento según la reivindicación 11
caracterizado porque la monocapa metálica obtenida tras la
etapa (d) es una capa de rutenio que tiene un espesor comprendido
entre 20 y 500 nm, preferiblemente entre 20 y 200 nm.
13. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la monocapa metálica obtenida después de
la etapa (d) es una capa de cromo que tiene un acabado de cromo
electrolítico y no contiene cromo hexavalente ni cromo
trivalente.
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