Aplicación de técnicas de electrodeposición mediante pulsos de corriente para la obtención de recubrimientos metálicos

Abstract

En la presente tesis doctoral se han aplicado herramientas quimiométricas en el estudio y optimización de los parámetros implicados en la electrodeposición de metales y aleaciones mediante pulsos de corriente, centrando el trabajo en dos procesos determinados:

• Cromo duro: con objeto de mejorar la funcionalidad y durabilidad de estos recubrimientos tan extendidos industrialmente, se ha investigado el efecto de la electrodeposición mediante pulsos de corriente sobre la estructura y propiedades de dichos recubrimientos. Se han conseguido depósitos de cromo uniformes, sin grietas, con una mayor hidrofobicidad y un mejor comportamiento frente a la corrosión que los obtenidos convencionalmente mediante corriente continua. Asimismo, se han obtenido a escala industrial recubrimientos de cromo con un buen aspecto, una mayor eficiencia, mayor dureza y una resistencia a la corrosión considerablemente superior a las obtenidas actualmente. Además, se ha caracterizado el comportamiento frente a la corrosión de las capas de cromo en presencia de cloruros mediante el empleo de técnicas electroquímicas de corriente continua y alterna. El trabajo realizado ha permitido establecer una base comparativa para los recubrimientos alternativos a desarrollar posteriormente y para llevar a cabo la aplicación y la optimización de las técnicas quimiométricas, estableciendo un método sistemático en el estudio y la selección de los parámetros de nuevos procesos de electrodeposición mediante pulsos de corriente.

• NiW: teniendo en cuenta la necesidad de desarrollar recubrimientos alternativos al cromo duro, viables industrialmente, respetuosos con el medio ambiente y que ofrezcan sus propiedades funcionales, así como a la cada vez mayor exigencia del mercado en disponer de recubrimientos de altas prestaciones, se ha estudiado la electrodeposición de NiW mediante pulsos de corriente. Para ello, se ha propuesto y optimizado un electrolito de NiW y se ha demostrado la influencia de la aplicación de la electrodeposición mediante pulsos de corriente y de la adición de un tensioactivo (SDS) sobre la estructura y propiedades de los recubrimientos obtenidos a partir de dicho electrolito. Este estudio ha permitido obtener electrodepósitos más uniformes, con una mayor eficiencia de corriente, una dureza elevada y una resistencia a la corrosión similar a la obtenida por los recubrimientos de cromo duro convencionales.

Las diferentes herramientas quimiométricas aplicadas han permitido determinar los parámetros e interacciones que afectan de manera significativa a las propiedades de los recubrimientos de cromo y NiW, así como establecer, mediante análisis multivariante, relaciones entre las características estructurales y físicas de los mismos. Los modelos propuestos, las superficies de respuesta y los resultados obtenidos en la validación experimental permitirían determinar las condiciones de deposición más adecuadas para la obtención de recubrimientos de cromo y NiW con unas propiedades determinadas, es decir, conducirían a la definición de los parámetros de pulso necesarios para conseguir materiales “a medida”. Por otra parte, se ha aplicado y evaluado la viabilidad de la metodología de Taguchi para estudiar el efecto de las variables de un proceso de electrodeposición mediante pulsos de corriente a escala industrial.

La investigación realizada ha permitido desarrollar una metodología que podría ser aplicada en el estudio y optimización de otros procesos de deposición por pulsos de diferentes metales y aleaciones. Asimismo, permitiría lograr una mayor comprensión del efecto de los parámetros de pulso sobre las propiedades de los recubrimientos metálicos y facilitaría enormemente la determinación de las condiciones eléctricas óptimas en un nuevo proceso de electrodeposición.