Guía para el análisis de acabado de superficies inline y online

¿Qué es el acabado de superficies?

El acabado superficial es una serie de procesos industriales cuyo principal objetivo es alterar la superficie de una determinada pieza de trabajo para obtener propiedades específicas. Esto se puede realizar químicamente, mecánicamente o incluso electrónicamente con el objetivo de eliminar, alterar, agregar o remodelar el material que se está tratando.

Industrias que utilizan técnicas de acabado de superficies

Las técnicas de acabado de superficies son utilizadas por la mayoría de las industrias que fabrican piezas industriales (por ejemplo, metales, obleas, herramientas y más). El uso de procesos de acabado de superficies ha ido en aumento a nivel mundial y se espera que siga creciendo. Un artículo publicado por Investigación de Grand View (2019) predijo que se espera que el tamaño del mercado de productos químicos para el acabado de metales crezca a $ 13.52 mil millones de dólares para 2025.

La mayoría de la gente piensa en pulir y lijar cuando se habla de acabado de superficies, pero es mucho más que eso. Varias industrias utilizan diferentes procesos para tratar superficies con el objetivo principal de obtener la máxima calidad del producto. Según Grand View Research, las tres principales industrias con la mayor cuota de mercado de productos químicos para superficies metálicas son automotriz y aeroespacial, semiconductores, y el industria metalúrgica (por ejemplo, maquinaria industrial, construcción).

Finalmente viene el industria metalúrgica, responsable de crear la infraestructura de la que depende nuestro mundo moderno. Aquí, el proceso de galvanización se utiliza para hacer que el metal sea resistente a la corrosión y al calor. La galvanización es una medida anticorrosiva que se toma con el hierro y el acero (así como con otros metales) mediante la aplicación de una capa protectora de zinc que no permite que se produzca la oxidación. El zinc también actúa como un ánodo de sacrificio que aún protege el metal subyacente en caso de que se raye la superficie galvanizada. Los baños de decapado son otro proceso común de acabado de superficies para esta industria. Estos baños ácidos se utilizan para eliminar la capa de óxido que se formó en la superficie durante el tren de laminación en caliente. Si el acero base se decapa en exceso, puede ocasionar picaduras en la superficie del metal, lo que genera un recubrimiento áspero y ampollado indeseable en los pasos posteriores de galvanizado y también consume en exceso el ácido decapante (p. ej., HCl).

Mucho más que revestimientos decorativos

¿Importan las apariencias? Cuando se habla de productos, absolutamente! Una de las razones por las que se tratan las superficies de los productos es para que tengan una apariencia más agradable para los consumidores, pero también por razones más técnicas que van más allá de la apariencia. Dado que los procesos de acabado de superficies se utilizan en una amplia gama de industrias, tienen diferentes propósitos según los usos de los productos finales.

En la industria de los semiconductores, cualquier defecto en los componentes (p. ej., obleas de silicio, microelectrónica, placas de circuito impreso, etc.) puede afectar el rendimiento del producto final. Por lo tanto, mantener las concentraciones adecuadas de todos los componentes en el baño de limpieza química asegura un proceso de grabado repetible, lo que para este propósito significa la eliminación de defectos superficiales.

Otro ejemplo son los baños de fosfatación, que se utilizan para mejorar la resistencia a la corrosión de las piezas del producto utilizadas en la industria automotriz y aeroespacial. Este proceso se realiza antes de cualquier pintura para proteger la estructura de la carrocería de factores ambientales. Los baños de fosfatado también deben mantenerse constantes para garantizar el correcto (e idéntico) espesor de la capa protectora en cada uno de los productos sometidos a este proceso.

Consulte nuestro seminario web gratuito sobre cómo La tecnología analítica de procesos (PAT) aporta mediciones analíticas directamente al proceso para la toma de decisiones en tiempo real, lo que garantiza un alto nivel de control para los baños de recubrimiento y acabado y elimina riesgos innecesarios para el personal de la planta. Conozca los estudios de casos del mundo real y las aplicaciones probadas en el campo que demuestran las ventajas de la química de baño optimizada y PAT en la industria del tratamiento de superficies.

Seminario web a pedido: Mejora de la química de acabado de superficies a través del análisis de procesos

Desafíos en los procesos de acabado de superficies: mantenimiento diario del baño

Como cualquier proceso, el acabado de superficies tiene desafíos diarios que se pueden mejorar. La mejora solo puede provenir de conocer la composición del baño y cómo afecta al producto final. Por lo general, el control de la concentración de los baños químicos se realiza mediante muestreo manual y titulación en un laboratorio en el sitio (en algunos casos, por un laboratorio contratado fuera del sitio). Si bien este método funciona, puede conducir a largos tiempos de espera desde el momento en que se toma la muestra hasta el resultado final, por lo que el los resultados ya no son representativos de las condiciones actuales del proceso. Debido a este retraso,  la reposición del baño puede verse afectada por una dosificación excesiva o insuficiente de los componentes, lo que conduce a una composición del baño subóptima y a una calidad del producto resultante (Figura 2).

La solución: operar de manera más segura y eficiente con el análisis de procesos automatizado

El análisis de procesos por titulación manual generalmente toma varios pasos: recolección de muestras, preacondicionamiento de muestras, manipulaciones volumétricas, cálculo, registro y verificación de resultados y, finalmente, envío de retroalimentación al proceso. Todos estos pueden ser totalmente eliminado mediante el uso de análisis en línea y en línea.

Los beneficios de esto son muy claros. Al limitar los pasos de manipulación manual, se elimina cualquier riesgo de exposición a productos químicos peligrosos. El error de muestreo, los errores volumétricos y la ambigüedad del punto final de un analista a otro ya no son un problema. Además, el muestreo puede llevarse a cabo de forma cronometrada y puede programarse para que se produzca con mayor frecuencia que con los métodos manuales, lo que proporciona un control del proceso mucho mayor.

El analizador se puede utilizar para controlar completamente un proceso con retroalimentación directa de los resultados para la dosificación correcta de productos químicos en los baños de envejecimiento. Los datos se registran y calculan automáticamente. Los gráficos y las señales en pantalla pueden advertir sobre las condiciones de proceso desviadas junto con las salidas de alarma para notificar a los operadores sobre los problemas del baño. La interfaz de usuario está programada mediante una operación simple e intuitiva y puede ser realizada incluso por personas que no sean químicos.

Metrohm Process Analytics tiene más de 45 años de experiencia en análisis y optimización de procesos. Los siguientes ejemplos muestran nuestra experiencia en la configuración de analizadores de procesos en línea y en línea para diferentes procesos de acabado de superficies.

Conoce las diferencias entre en línea, en línea, en línea, y desconectado medidas en nuestro entrada de blog anterior.

Somos pioneros: Metrohm Process Analytics

Supervisión automatizada de baños de limpieza y grabado

Las superficies metálicas pueden tener rayones, impurezas y otras imperfecciones que pueden interferir con otros procesos de fabricación (p. ej., enchapado o pintura). Por lo tanto, baños de limpieza y grabado son un paso clave para obtener superficies limpias, pulidas y sin daños.

Descargue nuestra Nota de aplicación de proceso gratuita a continuación para obtener más información.

Monitorización de los parámetros de calidad en los baños de limpieza normalizados: medir el hidróxido de amonio, el peróxido de hidrógeno y el ácido clorhídrico simultáneamente con el análisis inline

Supervisión automatizada de baños de fosfatación

El proceso de fosfatado produce un revestimiento superficial duro, eléctricamente no conductor, que se adhiere firmemente al metal subyacente. Esta capa protege contra la corrosión y mejora la adherencia de pinturas y acabados orgánicos para su posterior aplicación.

La fosfatización consta de dos partes: una reacción de grabado con ácido fosfórico que aumenta la rugosidad de la superficie, y una segunda reacción en la superficie entre los fosfatos alcalinos y los iones metálicos generados previamente. Este recubrimiento es bastante delgado y solo ofrece una protección básica contra la corrosión. La adición de cationes metálicos (como zinc, manganeso y calcio) al baño de fosfatación da como resultado la formación de fosfatos de zinc muy resistentes con un espesor de recubrimiento entre 7–15 veces más grueso, perfectamente adecuado para uso en exteriores.

Resumen

Los analizadores de procesos en línea y en línea de Metrohm Process Analytics son la solución ideal para automatizar el análisis de los procesos de acabado de superficies debido a los beneficios integrales que brindan:

• No se necesita muestreo manual, por lo tanto, menos exposición del personal a productos químicos peligrosos
• Extendido baño de vida ajustando las ventanas del proceso (se requieren menos productos químicos)
• Minimice el riesgo de tiempo de inactividad con datos más rápidos y precisos
• Cumplimiento más fácil con los requisitos del producto final mediante la automatización de procesos

Tus conocimientos para llevar

Metrohm Process Analytics: Descargue el libro de aplicaciones