Capa de cromo funcional con resistencia a la corrosión mejorada.

Un baño de galvanoplastia acuoso para depositar una capa de cromo funcional, que comprende

(i) una fuente de iones cromo (VI),

(ii) una fuente de iones sulfato y

(iii) ácido metano-trisulfónico, o una sal del mismo.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E13164188.

Solicitante: ATOTECH DEUTSCHLAND GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: ERASMUSSTRASSE 20 10553 BERLIN ALEMANIA.

Inventor/es: FEISTENAUER,SEBASTIAN, EXNER,TINA, ALVAREZ,DAVID, ROST,MATTHIAS DR.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > PROCESOS ELECTROLITICOS O ELECTROFORETICOS; SUS APARATOS > PROCESOS PARA LA PRODUCCION ELECTROLITICA O ELECTROFORETICA... > Elementos estructurales, o sus ensambles, de células... > C25D17/10 (Electrodos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > PROCESOS ELECTROLITICOS O ELECTROFORETICOS; SUS APARATOS > PROCESOS PARA LA PRODUCCION ELECTROLITICA O ELECTROFORETICA... > Revestimientos electrolíticos; Baños utilizados > C25D3/56 (de aleaciones)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > PROCESOS ELECTROLITICOS O ELECTROFORETICOS; SUS APARATOS > PROCESOS PARA LA PRODUCCION ELECTROLITICA O ELECTROFORETICA... > Revestimientos electrolíticos; Baños utilizados > C25D3/10 (caracterizadas por los constituyentes orgánicos utilizados en el baño)

PDF original: ES-2546007_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Capa de cromo funcional con resistencia a la corrosión mejorada

Campo de la invención

La presente invención se refiere a composiciones para baño de metalizado y a un proceso para depositar capas de cromo funcional mediante galvanoplastia.

Antecedentes de la invención Las capas de cromo funcional depositadas mediante galvanoplastia se usan para mejorar la resistencia a la corrosión y al desgaste de productos tales como amortiguadores, pistones hidráulicos y similares.

Las composiciones para baño de metalizado usadas comprenden ácido crómico, iones sulfato, agua y un ácido alquil-sulfónico o una sal del mismo.

Se divulgan catalizadores de ácido alquil-sulfónico que tienen una relación molar S : C 1 : 3 en el documento EP 0 196 053 B1. Ejemplos de ácidos alquil-sulfónicos adecuados son el ácido metil-sulfónico, el ácido etilsulfónico, el ácido propil-sulfónico, el ácido metano-disulfónico y el ácido 1, 2-etano-disulfónico. Dichos ácidos alquil-sulfónicos mejoran la eficacia de la corriente catódica durante el metalizado.

En el documento EP 0 452 471 B1 se divulga el uso de ácidos alquil-polisulfónicos, ácidos alquil-polisulfónicos halogenados y sus correspondientes sales, tales como el ácido metano-disulfónico, para reducir la corrosión de ánodos de plomo durante el metalizado.

Se divulgan ácidos trisulfónicos aromáticos como aditivo en composiciones para baño de metalizado para depositar capas de cromo funcional en el documento US 2.195.409. Las capas de cromo obtenidas a partir de tales composiciones para baño de metalizado son brillantes y uniformes.

En el documento DE 43 05 732 A1 se divulga una composición para baño de metalizado para depositar una capa de cromo funcional con una eficacia de la corriente catódica mejorada que comprende el ácido propano1, 2, 3-trisulfónico.

Objetivo de la presente invención

El objetivo de la presente invención es proporcionar una composición para baño de metalizado y un proceso que utiliza dicha composición para baño de metalizado para depositar capas de cromo funcional que tienen una resistencia a la corrosión mejorada.

Sumario de la invención

Este objetivo se consigue con un baño de galvanoplastia acuoso para depositar una capa de cromo funcional, que comprende:

(i) una fuente de iones cromo (VI) ,

(ii) una fuente de iones sulfato y

(iii) el ácido metano-trisulfónico, o una sal del mismo.

Este objetivo se consigue adicionalmente con un proceso para depositar una capa de cromo funcional sobre un sustrato metálico, que comprende, en este orden, las etapas de:

(i) proporcionar un sustrato metálico, (ii) poner en contacto dicho sustrato con un baño de galvanoplastia acuoso que comprende una fuente de iones cromo (VI) , una fuente de iones sulfato y el ácido metano-trisulfónico, o una sal del mismo, y (iii) aplicar una corriente externa a dicho sustrato como cátodo y depositar de este modo una capa de cromo funcional sobre dicho sustrato.

Las capas de cromo funcional depositadas a partir del baño de metalizado acuoso y mediante el proceso de acuerdo con la presente invención tienen una resistencia a la corrosión incrementada comparada con la de las 65 capas de cromo funcional depositadas a partir de composiciones para baño de galvanoplastia convencionales que comprenden un ácido alquil-sulfónico conocido.

Descripción detallada de la invención

El baño de galvanoplastia acuoso de acuerdo con la presente invención comprende una fuente de iones cromo (VI) , iones sulfato, el ácido metano-trisulfónico, o una sal del mismo, y opcionalmente un agente 5 tensioactivo.

La fuente de iones cromo (VI) es preferentemente un compuesto de cromo (VI) soluble en el baño de metalizado tal como CrO3, Na2Cr2O7 y K2Cr2O7, lo más preferentemente CrO3. La concentración de iones cromo (VI) en el baño de galvanoplastia de acuerdo con la presente invención varía preferentemente de 80 a 600 g/I, más preferentemente de 100 a 200 g/l.

Los iones sulfato presentes en el baño de galvanoplastia se añaden preferentemente en forma de ácido sulfúrico o una sal sulfato soluble en el baño de metalizado tal como Na2SO4. La concentración de iones sulfato en el baño de galvanoplastia varía preferentemente de 1 a 15 g/l, más preferentemente de 2 a 6 g/l.

La relación de concentración en % en peso de ácido crómico con respecto al sulfato varía preferentemente de 25 a 200, más preferentemente de 60 a 150.

El ácido alquil-sulfónico en el baño de galvanoplastia es el ácido metano-trisulfónico (HC (SO2OH) 3) o bien una mezcla de ácido metano-trisulfónico y otros ácidos alquil-sulfónicos. Sus correspondientes sales tales como las sales de sodio, potasio y amonio de los ácidos sulfónicos anteriormente mencionados se pueden emplear también en lugar de los ácidos alquil-sulfónicos libres o bien en forma de una mezcla con los mismos.

Se puede usar un precursor del ácido metano-trisulfónico, o una sal del mismo, que se oxida en el baño de galvanoplastia de acuerdo con la presente invención para dar el ácido metano-trisulfónico, o una sal del mismo, como parte de o como única fuente de ácido metano-trisulfónico, o una sal del mismo.

La concentración de ácido metano-trisulfónico, o de una sal del mismo, en el baño de metalizado de acuerdo con la presente invención varía preferentemente de 6 a 80 mmol/l, más preferentemente de 12 a 60 mmol/l.

La concentración total de ácido metano-trisulfónico y otros ácidos alquil-sulfónicos, o sales de los anteriormente mencionados, en el caso de se emplee una mezcla de ácidos alquil-sulfónicos, varía preferentemente de 12 a 160 mmol/l, más preferentemente de 24 a 120 mmol/l.

Se desea un mayor número de microgrietas dentro de la capa de cromo funcional depositada ya que de este modo se consiguen una alta resistencia a la corrosión y propiedades mecánicas deseables tales como una menor tensión interna. Las microgrietas, en contraste con las macrogrietas, dentro de una capa de cromo funcional no se extienden a la superficie del sustrato subyacente y, por tanto, no dan como resultado la corrosión del material del sustrato subyacente, que habitualmente es acero.

El ácido metano-trisulfónico, o una sal del mismo, o constituyente de una mezcla con otro u otros ácidos alquilsulfónicos permite un mayor número de microgrietas deseadas en el intervalo de 200 a 1000, más preferentemente de 450 a 750 microgrietas por cm de superficie de la capa de cromo funcional, tal y como se determina con un microscopio óptico tras el decapado en una solución acuosa que contiene hidróxido sódico y 45 K3[Fe (CN) 6]. Se cuenta el número de microgrietas a lo largo de unas líneas y se calcula después el número de microgrietas por cm con la fórmula:

Microgrietas por cm = (número medio de grietas por línea) : (longitud de la línea en cm)

El número de microgrietas y la resistencia a la corrosión aumentan con el ácido metano-trisulfónico, o una sal del mismo, como catalizador comparado con la sal sódica del ácido metano-disulfónico o la sal sódica del ácido propano-1, 2, 3-trisulfónico como único ácido alquil-sulfónico. Esto se muestra en los Ejemplos 1 a 3.

Asimismo, se obtiene también un mayor número de microgrietas deseadas a densidades de corriente más 55 altas (Ejemplo 3) mientras que el número de microgrietas disminuye a densidades de corriente más altas en el caso de los ácidos alquil-sulfónicos conocidos tales como el ácido metano-disulfónico (Ejemplo 1) . Se desean valores de densidad de corriente más altos durante el metalizado ya que la velocidad de metalizado aumenta de este modo.

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Reivindicaciones:

1. Un baño de galvanoplastia acuoso para depositar una capa de cromo funcional, que comprende (i) una fuente de iones cromo (VI) , (ii) una fuente de iones sulfato y (iii) ácido metano-trisulfónico, o una sal del mismo.

2. El baño de galvanoplastia acuoso para depositar una capa de cromo funcional de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la concentración de iones cromo (VI) varía de 80 a 600 g/l.

3. El baño de galvanoplastia acuoso para depositar una capa de cromo funcional de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la concentración de iones sulfato varía de 1 a 15 g/l.

4. El baño de galvanoplastia acuoso para depositar una capa de cromo funcional de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la sal del ácido metano-trisulfónico se selecciona de entre las sales de sodio, potasio y amonio.

5. El baño de galvanoplastia acuoso para depositar una capa de cromo funcional de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la concentración de ácido metano-trisulfónico, o una sal del mismo, varía de 6 a 80 mmol/l.

6. El baño de galvanoplastia acuoso para depositar una capa de cromo funcional de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el baño de metalizado comprende además un agente tensioactivo

que se selecciona de entre el grupo que consiste en tensioactivos de sulfonato perfluorados, tensioactivos de fosfato perfluorados, tensioactivos de fosfonato perfluorados, tensioactivos de sulfonato parcialmente fluorados, tensioactivos de fosfato parcialmente fluorados, tensioactivos de fosfonato parcialmente fluorados y mezclas de los mismos.

7. El baño de galvanoplastia acuoso para depositar una capa de cromo funcional de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la concentración del agente tensioactivo varía de 0, 05 a 4 g/l.

8. Un proceso para depositar una capa de cromo funcional sobre un sustrato metálico que comprende, en este

orden, las etapas de: 35

(i) proporcionar un sustrato metálico,

(ii) poner en contacto dicho sustrato con el baño de galvanoplastia acuoso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 y

(iii) aplicar una corriente externa a dicho sustrato como cátodo y depositar de este modo una capa de cromo funcional sobre dicho sustrato.

9. El proceso para depositar una capa de cromo funcional sobre un sustrato metálico de acuerdo con la reivindicación 8, en el que el baño de galvanoplastia acuoso se mantiene a una temperatura en el intervalo de 10 a 80 ºC durante su uso.

10. El proceso para depositar una capa de cromo funcional sobre un sustrato metálico de acuerdo con las reivindicaciones 8 y 9, en el que se aplica una densidad de corriente en el intervalo de 10 a 250 A/dm2 al sustrato metálico durante su uso.

11. El proceso para depositar una capa de cromo funcional sobre un sustrato metálico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en el que se usa un ánodo inerte en la etapa (iii) .

12. El proceso para depositar una capa de cromo funcional sobre un sustrato metálico de acuerdo con la

reivindicación 11, en el que el ánodo inerte tiene una superficie seleccionada de entre el grupo que consiste en 55 metal de platino, óxido de iridio y mezclas de los mismos.

13. El proceso para depositar una capa de cromo funcional sobre un sustrato metálico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11 y 12, en el que el baño de galvanoplastia acuoso comprende además cationes de un metal adicional seleccionado de entre el grupo que consiste en plata, plomo y mezclas de los mismos.

14. El proceso para depositar una capa de cromo funcional sobre un sustrato metálico de acuerdo con la reivindicación 13, en el que la concentración de los cationes de un metal adicional varía de 0, 005 a 5 g/l.

15. Uso del ácido metano-trisulfónico, o de una sal del mismo, como catalizador en un baño de galvanoplastia acuoso que comprende una fuente de iones cromo (VI) e iones sulfato para depositar capas de cromo 7

funcional con una resistencia a la corrosión incrementada.