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

Procedimiento de aplicación de recubrimientos con acabado cerámico o metálico.

Campo de la invención

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.

Antecedentes de la invención

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.

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...

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: