Recubrimientos electroforéticos para aceros de precisión y componentes mecanizados por CNC.

Recubrimientos electroforéticos para aceros de precisión y componentes mecanizados por CNC.

La protección superficial es la principal causa de fallos en los componentes metálicos en condiciones de uso. La corrosión también comienza en zonas de difícil acceso, como orificios y cavidades internas, líneas de soldadura, agujeros roscados y costuras. Los acabados por pulverización suelen pasar por alto estos puntos, lo que provoca fallos prematuros, costosos trabajos de reparación y una menor vida útil de lo que, de otro modo, habría sido un conjunto perfecto.

El recubrimiento electroforético elimina el problema de raíz. Se deposita una película uniforme sobre las superficies conductoras de todas las piezas metálicas mediante la inmersión de la pieza en un baño de película uniforme. Esto incluye tipos de superficies inaccesibles y aquellas a las que no se puede acceder mediante métodos de pulverización. El recubrimiento electroforético es uno de los mejores acabados para piezas de producción de precisión. Además, cuenta con una resistencia a la niebla salina superior a 1,000 horas y su película se puede controlar con un espesor nanométrico.

El proceso de recubrimiento también es importante para el ingeniero que especifica acabados en ensamblajes con alta tolerancia o para el consumidor que adquiere ensamblajes en grandes cantidades. ProLean Tech ofrece mecanizado personalizado interno con sugerencias de acabado superficial de precisión, lo que permite a los equipos crear el tratamiento superficial adecuado para la geometría, las tolerancias y las condiciones de funcionamiento de sus piezas. Ofrecemos diferentes formas de servicios de mecanizado de precisión, que son los más apropiados para cualquier programa.

¿Qué es el recubrimiento E-Coating?

El recubrimiento electroforético, también conocido como e-coating, es un proceso de electrodo húmedo que deposita pintura sobre un sustrato metálico. Al ser una técnica de recubrimiento húmedo, el proceso se realiza por inmersión total. Esto difiere de la pintura en aerosol, que requiere visión directa para acceder a la superficie. El recubrimiento puede cubrir canales internos, roscas y cavidades a las que no se puede acceder de forma consistente con equipos de pulverización.

Esto resulta especialmente útil para las piezas mecanizadas por CNC y los componentes de acero de precisión, ya que la fina capa formada puede regularse en cuanto a sus dimensiones sin que se acumule en exceso en superficies delicadas. Este control no es ventajoso al trabajar con piezas de dimensiones micrométricas. Por ello, se ha optado por la aplicación de recubrimientos electroforéticos en lugar de la aplicación de recubrimientos convencionales.

Proceso de recubrimiento electroforético paso a paso

El proceso de recubrimiento electroforético es un proceso repetitivo de varios niveles que controla la calidad del proceso de fabricación del metal en bruto hasta el curado final.

• El pretratamiento Las piezas se limpian para eliminar contaminantes, aceite de mecanizado y óxidos. A continuación, se les aplica una capa de zinc o fosfato de hierro para proporcionarles una protección anticorrosiva y mejorar la adherencia.
• Inmersión en el baño: Coloque la parte húmeda de la pieza en un tanque que contenga entre un 80 y un 90 por ciento de agua destilada desionizada y entre un 10 y un 20 por ciento de sólidos de pintura (resinas acrílicas o epoxi).
• Electrodeposición Se realiza con corriente continua (CC). Las partículas de pintura se cargan y se desplazan hacia la superficie de la pieza que tiene carga opuesta. Forman una capa uniforme en todas las superficies, como huecos, cavidades internas, etc. De lo contrario, no sería seguro.
• Después del enjuague: El material sobrante no adherido se elimina durante el proceso de enjuague posterior. Los sólidos de pintura reciclados pueden utilizarse como parte del baño. Esto aumenta la eficiencia de transferencia a más del 95 % y, además, reduce considerablemente los residuos en comparación con la aplicación por pulverización.
• Curación: Los elementos se calientan a una temperatura de entre 175 y 200 grados Celsius durante al menos veinte minutos. El calor del horno reticula la resina, lo que da como resultado una superficie no porosa y resistente a la corrosión.

Por qué el recubrimiento electroforético es adecuado para piezas mecanizadas de precisión.

Componentes mecanizados mediante galvanoplastia

La mayoría de las técnicas de acabado funcionan con formas más simples. Los recubrimientos electroforéticos se han desarrollado y se mejoran constantemente para piezas mecanizadas de precisión. Son especialmente útiles para piezas de precisión, ya que poseen tres características de rendimiento.

Cobertura asimétrica de características complejas

La carga eléctrica del recubrimiento electroforético genera lo que los expertos en acabados denominan fuerza de proyección: la capacidad de aplicar pintura en lugares donde no sería posible mediante pulverización o inmersión convencionales. Esto supone una gran ventaja para piezas mecanizadas por CNC con cavidades ciegas o agujeros internos. Esta es la principal ventaja de los recubrimientos electroforéticos frente a otros recubrimientos.

Entre las piezas que no se pueden pintar con aerosol se incluyen las carcasas de los engranajes y las cajas de las baterías. El recubrimiento electroforético sí llega a ellas.

Espesor de película ajustado para componentes críticos de tolerancia

El recubrimiento electroforético normal tiene una profundidad de 15 a 35 micras. Es mucho más fino que el recubrimiento en polvo, que puede alcanzar hasta 60 micras. Esto es necesario para lograr una deposición controlada en componentes mecanizados por CNC o en orificios con ajuste a presión. Añadir otras 100 u 80 micras de recubrimiento interferirá con el ajuste. Un recubrimiento de 20 a 30 micras generalmente no afectará el ajuste cuando se aplique de manera uniforme. Sin embargo, aún puede afectar al ajuste de ciertas piezas de precisión, especialmente aquellas con tolerancias ajustadas o características delicadas.

El grosor de la película debe decidirse y comprobarse antes de la fabricación.

Tarifa de riesgo dimensional Resistencia a la corrosión

La norma ASTM B117 declara que los componentes de precisión con recubrimiento electroforético superan la prueba de niebla salina durante más de 1,000 horas. Su superficie no porosa proporciona una barrera resistente a la sal, la humedad y productos químicos suaves. Este tipo de protección suele ser necesaria en piezas destinadas a la parte inferior de la carrocería de automóviles, equipos industriales, maquinaria agrícola o carcasas para exteriores.

Seleccione la química apropiada para usar en el tipo de recubrimiento electroforético.

No todos los recubrimientos electroforéticos son iguales. Los dos parámetros clave tienen un impacto directo en la polaridad de la electricidad y el tipo de resina.

Recubrimiento electroforético catódico frente a recubrimiento electroforético anódico

En el recubrimiento electroquímico catódico (CED), la pieza de trabajo actúa como electrodo negativo. Esto impide que los iones metálicos atraviesen la película de pintura, formando una capa más densa y resistente a la corrosión. Los recubrimientos electroquímicos catódicos se utilizan en más del 95 % de las aplicaciones industriales y en casi toda la producción automotriz.

El recubrimiento puede utilizarse en interiores o en aplicaciones con menores exigencias. La migración del ion metálico durante el proceso limita el rendimiento del sistema anódico. La mayoría de los componentes mecanizados con precisión deben recubrirse catódicamente.

El recubrimiento electroforético catódico es la opción ideal para piezas de automoción, maquinaria pesada y cualquier componente que requiera una fuerte protección contra la corrosión en entornos exigentes. El recubrimiento electroforético anódico es más adecuado para aplicaciones en interiores o piezas con menores requisitos de resistencia a la corrosión, como luminarias o herrajes interiores. Saber qué tipo utilizar según la exposición y los requisitos de rendimiento de la pieza ayuda a evitar fallos en el recubrimiento y costes innecesarios.

Al decidir entre recubrimiento electroforético anódico y catódico, tenga en cuenta los siguientes factores:

Sistemas de resina epoxi frente a sistemas de resina acrílica

Se utiliza como imprimación preferida en los componentes estructurales y las partes de la parte inferior del vehículo que están sometidas a condiciones industriales extremas. Tiene un único inconveniente: su estabilidad a los rayos UV. Los epoxis de los recubrimientos electroforéticos también se descomponen y degradan con la exposición prolongada al sol. Por consiguiente, las superficies exteriores deben tener una resistencia a los rayos UV. acabado chapado encima de la pintura.

El recubrimiento acrílico catódico aborda la brecha UV. Los productos acrílicos son ideales para maquinaria agrícola, sistemas de climatización y paneles visibles de electrodomésticos. Ofrecen buena retención del color, rendimiento en exteriores y resistencia a entornos adversos. Su desventaja radica en que la resistencia química del acrílico es ligeramente inferior a la del epoxi. Esto debe compararse con los requisitos de protección UV de cada aplicación.

Recubrimiento electroforético frente a recubrimiento en polvo frente a anodizado

Al decidir sobre los métodos de acabado superficial, es necesario prestar atención a los siguientes aspectos: cobertura, espesor de la película, resistencia a la corrosión y estética. A continuación, se comparan las principales diferencias entre las piezas mecanizadas por CNC.

Estas dos capas son complementarias. Se complementan entre sí. El recubrimiento electroforético actúa como imprimación anticorrosiva para todas las superficies, incluso las ocultas. El recubrimiento en polvo proporciona tanto una capa superior decorativa como una capa protectora más gruesa para las superficies visibles. El sistema dúplex es ahora un estándar en la fabricación de automóviles y maquinaria pesada.

Directrices de diseño para piezas CNC de precisión con recubrimiento eléctrico

Chasis de carrocería con recubrimiento electroforético

El recubrimiento electroforético es adecuado para geometrías complejas, pero no está exento de problemas geométricos. El diseño del componente es lo que determina si se obtendrán resultados consistentes y fiables.

Orificios de drenaje y orificios de ventilación

El drenaje y la ventilación son aspectos importantes para secciones huecas, ensamblajes en caja o carcasas plegadas. Deben verificarse antes de la producción. Si la pieza no cuenta con suficientes orificios de drenaje, es posible que los productos químicos utilizados para el pretratamiento, el agua de enjuague y los materiales de recubrimiento queden atrapados. Esto puede provocar corrosión, contaminación y una acumulación irregular de la película.

En cada etapa, el fluido puede entrar y salir libremente de las secciones huecas. Cada sección hueca tiene un pequeño orificio de ventilación cerca de la parte superior. Esta sencilla mejora del diseño evitará costosos problemas de calidad.

Áreas de solapamiento, juntas superpuestas y cordones de soldadura

Las superficies de chapa metálica y las estructuras soldadas pueden acumular fluidos, lo que provoca un pretratamiento inconsistente. La limpieza puede resultar difícil si las soldaduras retienen fundente u óxido. En el espacio capilar entre los bordes doblados y las juntas solapadas, pueden quedar residuos de productos químicos de pretratamiento o agua de enjuague. Esto puede causar una mala adherencia tras el recubrimiento o la formación de ampollas.

Las soldaduras en las uniones deben ser continuas, no intermitentes. Los fluidos pueden quedar atrapados entre los cordones de soldadura. Sellar o minimizar los bordes de las juntas solapadas es importante en áreas donde se requiere protección contra la corrosión a largo plazo.

Bordes afilados y zonas de alta densidad de corriente

Los bordes afilados pueden provocar una acumulación irregular de la película. Las esquinas internas recibirán menos recubrimiento que las superficies planas. Incluso un pequeño chaflán o quiebre de borde, de tan solo 0.1-0.2 mm, puede reducir la variación de la película en los bordes.

Aplicaciones de recubrimientos electroforéticos

Proceso de recubrimiento electroforético en la carrocería del automóvil en una fábrica.

Los recubrimientos electroforéticos son un acabado muy popular en las industrias que utilizan componentes mecanizados de precisión. La combinación de resistencia a la corrosión y control dimensional, junto con su cobertura, lo convierten en un estándar de la industria.

Automóvil y Transporte

La industria automotriz desarrolló el recubrimiento electroforético por una razón simple: las geometrías complejas, como las carrocerías, las piezas de suspensión y las pinzas de freno, requieren protección contra la corrosión. El recubrimiento protege las piezas mecanizadas por CNC de la corrosión durante toda su vida útil. Cuando se aplica una capa final sobre una imprimación, puede proporcionar resistencia a la corrosión por niebla salina hasta por 1,500 horas.

Equipo y Maquinaria Pesada

Las carcasas de engranajes, los cilindros hidráulicos y los soportes de motor de todo tipo de maquinaria de construcción, minería y agricultura están expuestos a productos químicos, humedad y desgaste mecánico. Estos componentes reciben el recubrimiento uniforme que necesitan, sin las variaciones dimensionales que pueden producir los recubrimientos más gruesos en superficies de contacto de precisión.

Cajas electrónicas y eléctricas

Se trata de un recubrimiento que ofrece protección contra la corrosión a carcasas, disipadores de calor y otros componentes mecanizados por CNC. Esto se logra sin afectar la conductividad térmica, las dimensiones ni la resistencia a la corrosión. La película no porosa del recubrimiento electroforético proporciona una plataforma uniforme sobre la cual se puede proteger contra la interferencia electromagnética (EMI) si se colocan otras capas conductoras sobre dicha capa.

Equipos de laboratorio para el cuidado de la salud

Los centros sanitarios donde se almacenan equipos deben contar con carros, sistemas de soporte y componentes de instrumental que resistan agentes de limpieza médica agresivos y procesos de esterilización sin sufrir daños. El recubrimiento electroforético (e-coating) es una película no porosa y resistente a productos químicos que cumple con estos requisitos. Su espesor controlado permite obtener tolerancias muy ajustadas en piezas mecanizadas de precisión.

Limitaciones del recubrimiento electroforético: ¿Cuándo no es la mejor opción?

Cabe señalar que este recubrimiento podría no ser el más adecuado. El conocimiento de las fallas del recubrimiento puede utilizarse para eliminar errores de especificación que generen problemas de calidad y costos posteriores.

• Recubrimiento electroforético de materiales no conductores: El recubrimiento electroforético debe ser conductor de electricidad. No se puede aplicar sobre cerámica, materiales compuestos o plásticos sin una imprimación conductora. Los conjuntos de materiales mixtos podrían requerir un acabado por separado.
• Flexibilidad en el color: La mayoría de los recubrimientos electroforéticos están disponibles en una gama limitada de colores. El negro es el más práctico y popular. Los colores personalizados pueden resultar costosos y solo son aplicables en proyectos de gran envergadura.
• Tamaños: Los depósitos de recubrimiento electroforético tienen un tamaño fijo. Las grandes estructuras soldadas pueden exceder la capacidad del depósito y deben acabarse mediante otros métodos.
• No se debe aplicar el recubrimiento epoxi. a las piezas expuestas a la radiación UV y que carecen de una capa protectora. El color se degradará con el tiempo si no cuenta con una superficie resistente a los rayos UV.
• El costo por volumen del recubrimiento electroforético es bajo cuando el volumen de producción es bajo. y durante las series de prototipos. Otros métodos de acabado son más económicos en lo que respecta a prototipos o pequeñas cantidades, debido al alto costo de preparación y almacenamiento por pieza.

Qué tener en cuenta al seleccionar un proveedor de recubrimiento electroforético para componentes de precisión

Recubrimiento de objetos metálicos mediante galvanoplastia.

El proceso es tan importante para la calidad de un recubrimiento electroforético como su composición química. Al evaluar proveedores de componentes mecanizados de precisión en lo que respecta a la estabilidad del proceso y el aseguramiento de la calidad, es fundamental formular las preguntas adecuadas.

Lista de verificación de capacidad técnica

Asegúrese de verificar lo siguiente antes de contratar a un proveedor:

• Dimensiones del tanque, como el componente más grande que se puede procesar, y la capacidad de diseño de bastidores para ensamblajes complejos.
• El proveedor puede ofrecer orientación sobre cómo tomar la mejor decisión.
• Equipos de medición de espesor, tolerancias y medios para controlar el espesor de la película.
• Orificios y roscas importantes. Las superficies rectificadas no son aptas para recubrimiento.

• Detalles del proceso de pretratamiento, incluido el recubrimiento de fosfato, que mejora la adhesión.

Calidad y certificación

La norma ISO 9001 debe certificar cualquier programa de producción. Los programas y proveedores de componentes para la industria automotriz generalmente deben estar certificados según la norma IATF 16949. Además, es necesario solicitar información adicional sobre el rendimiento, incluyendo datos de pruebas de niebla salina (ASTM B117) y datos de pruebas de adhesión (mediante cuadrícula o prueba de tracción). Si el proveedor no puede proporcionar esta información, no es el colaborador adecuado para la correcta fabricación del componente.

Cadena de suministro de CNC y acabado CNC

Existen riesgos asociados a la transferencia de materiales al adquirir recubrimientos eléctricos sin mecanizado CNC (dimensiones variables durante la manipulación, problemas de recubrimiento difíciles de atribuir y plazos de entrega más largos debido a la logística de múltiples proveedores). El mecanizado y el acabado pueden ser realizados por el mismo proveedor. Esto resulta en una mayor visibilidad, controles más estrictos y una menor distancia entre el material de entrada y la pieza final.

Conclusión

El recubrimiento electroforético no se parece a la pintura. Es una tecnología de acabado precisa que proporciona protección contra la corrosión donde otras técnicas no pueden. El recubrimiento electroforético es una técnica económica para resolver el problema de componentes mecanizados con geometrías o tolerancias complejas. Es una excelente opción debido a su espesor de película uniforme. Para obtener los mejores resultados con el recubrimiento electroforético, debe considerar las siguientes medidas: elegir la resina adecuada, crear piezas con drenaje y ventilación, y contar con un proveedor que pueda controlar la calidad del proceso de principio a fin.

ProLean Tech ofrece mecanizado CNC, acabado superficial de precisión y recubrimientos de precisión. Es la opción ideal cuando se requieren dimensiones precisas y protección anticorrosión garantizada. El equipo de ProLean Tech puede ayudarle a identificar la herramienta de recubrimiento electroforético óptima para un nuevo proyecto o revisar las opciones de acabado disponibles para un componente existente. Contáctanos para obtener una cotización ahora!

Preguntas frecuentes

¿Se pueden recubrir mediante electrodeposición las piezas de aluminio mecanizadas por CNC?

Sí, para mejorar la adherencia, normalmente se aplica un pretratamiento con fosfato o cloruro antes del baño de electrorecubrimiento. El acabado más común en aluminio es el anodizado. Sin embargo, el recubrimiento electroforético ofrece mayor resistencia a entornos agresivos.

¿Afectará el recubrimiento electroforético al tamaño de las piezas mecanizadas?

El recubrimiento electroforético permite añadir entre 0.015 mm y 0.035 mm al espesor de una película convencional. Esta tolerancia es fundamental, y el recubrimiento debe protegerse con una máscara antes del procesamiento o al mecanizar una dimensión que incluya un orificio roscado, un orificio de ajuste a presión o un eje de precisión.

¿Cuál es la vida útil del recubrimiento electroforético?

Los componentes con recubrimiento electroforético sometidos a pruebas ASTM B117 suelen durar más de 1,000 horas. Entre los factores que influyen en la durabilidad en aplicaciones reales se incluyen el entorno de aplicación, el tipo de recubrimiento elegido y la aplicación de una capa de acabado. Las piezas de la parte inferior de la carrocería de los automóviles que utilizan epoxi catódico como imprimación y una capa de acabado en polvo pueden ofrecer 10 años o más de protección contra la corrosión.

¿Es posible utilizar recubrimientos ecológicos sobre otros acabados superficiales?

Suele ser así. Las imprimaciones epoxi catódicas más utilizadas se emplean como sistemas dúplex, recubiertos posteriormente con pintura en polvo para aportar textura, color y protección UV. Se combinan para la fabricación de productos para la industria automotriz, maquinaria para exteriores y equipos pesados.