Recubrimiento de fundición inyectada de zinc: Guía completa

La fundición a presión de zinc implica procesos de fabricación para la producción de piezas metálicas que requieren formas complejas, alta resistencia y durabilidad. Las piezas fuertes y ligeras con una precisión dimensional considerable y una buena resistencia a la corrosión que se fabrican a bajo coste se utilizan mucho en la industria automovilística y aeroespacial, así como en electrodomésticos, fontanería y electrónica. Las piezas de fundición a presión de zinc son muy versátiles, pero a menudo tienen propiedades superficiales deficientes que pueden requerir algunos retoques de la superficie o procesos adicionales, como el galvanizado o el galvanizado químico de las piezas de fundición a presión de zinc, que hoy en día se realizan para mejorar el valor estético del producto y otras propiedades, como la resistencia al desgaste, la conductividad y la resistencia a la corrosión.

Algunos de los componentes de fundición a presión de zinc con los que puede chaparse son el níquel y el cromo. El cromado de fundición a presión de zinc proporciona una superficie para acentos de automoción, accesorios de baño y herrajes decorativos que requieren resistencia a la corrosión y una superficie brillante y duradera. En cuanto a otras necesidades de ingeniería, el niquelado de fundición a presión de zinc ofrece otras opciones que hacen hincapié en una pronunciada resistencia a la corrosión con desgaste y un amplio endurecimiento de la superficie.

Esta guía se centra en los fundamentos del galvanizado de piezas de fundición a presión de zinc y aborda la ciencia que subyace a la fundición a presión y los retos que plantea la preparación del galvanizado, los procesos, los distintos acabados, las aplicaciones y los pros y los contras del galvanizado. Una vez completada esta guía, podrá apreciar la meticulosidad necesaria en el revestimiento de piezas de fundición inyectada de zinc para crear componentes atractivos y altamente funcionales.

1. La fundición inyectada de zinc

¿Qué es la fundición inyectada de zinc?

Los fabricantes de fundición a presión de zinc inyectan zinc fundido o aleaciones de zinc en una matriz (molde de acero) a alta presión y a altas temperaturas. Fabricantes de piezas de fundición de zinc de gran precisión y formas complejas con excelentes acabados superficiales y un procesamiento posterior mínimo. 

El zinc se utiliza en la producción de gran volumen porque tiene un punto de fusión bajo, lo que significa que es más fácil de moldear, y tiene un tiempo de solidificación bajo, por lo que mejora el tiempo de ciclo y la eficiencia.

Propiedades del zinc y sus aleaciones

Las propiedades del zinc lo hacen ideal para aplicaciones de fundición a presión. Algunas de sus características más importantes son:

• Punto de fusión bajo (alrededor de 420°C / 787°F): Reduce el consumo de energía durante la fundición y permite alargar la vida útil de las herramientas.
• Excelente fluidez: Permite reproducir detalles finos y paredes delgadas.
• Alta resistencia y tenacidad: Aleaciones como Zamak (Zinc, Aluminio, Magnesio y Cobre) ofrecen una resistencia mecánica impresionante.
• Resistencia a la corrosión: Una capa de óxido natural protege las superficies de zinc de un rápido deterioro.
• Reciclabilidad: Las piezas de fundición inyectada de zinc pueden volver a fundirse y reutilizarse sin pérdida significativa de propiedades.

Ventajas de la fundición inyectada de zinc

La fundición a presión de zinc ofrece múltiples ventajas sobre otros métodos y materiales de fundición:

• Precisión dimensional: Las piezas se fabrican con tolerancias estrechas, lo que a menudo elimina la necesidad de mecanizado.
• Superficie lisa Acabado: Ideal para chapar y pintar sin necesidad de un pulido exhaustivo.
• Formas complejas: Las geometrías complejas y las secciones finas pueden moldearse en un solo paso.
• Producción rentable: Los tiempos de ciclo rápidos y la mayor vida útil de las herramientas reducen los costes.
• Durabilidad: Las piezas de fundición inyectada de zinc resisten el desgaste y las tensiones mecánicas, por lo que son adecuadas para entornos exigentes.

Aplicaciones comunes

La aplicación de las piezas moldeadas a presión de zinc en industrias centradas tanto en la práctica como en la apariencia es bastante amplia:

• Automóvil: Tiradores de puertas, emblemas, piezas del carburador y embellecedores.
• Fontanería y accesorios sanitarios: Grifos, duchas y mangos.
• Electrónica: Conectores, carcasas y disipadores de calor.
• Productos de consumo: Cremalleras, mecheros, cerraduras y herrajes.
• Equipos industriales: Engranajes, soportes y carcasas para maquinaria.

Por qué es importante para la galvanoplastia

La fundición a presión de zinc es un proceso autónomo del que debe llevarse paralelamente información sobre los procesos de revestimiento. La blandura, la alta reactividad y la porosidad debidas al zinc fundido que estarían sujetas a procesos de revestimiento, definen lo que se va a revestir y los procedimientos que habrá que seguir. Las superficies espontáneas, las superficies de ausencia de revestimiento y todo lo demás se ensamblan de una forma muy peculiar para servir a las características altamente definidas de los componentes de fundición a presión de zinc.

2. ¿Por qué chapar componentes de fundición inyectada de zinc?

La fundición a presión de zinc crea una base resistente y flexible para su uso en diversas aplicaciones industriales y de consumo. En algunos casos, la superficie bruta de la fundición a presión no cumple las normas de rendimiento, durabilidad o estética necesarias. Aquí es donde cobra importancia el revestimiento de los componentes de fundición inyectada de zinc. Es importante tener en cuenta que el revestimiento no es sólo un tratamiento superficial, sino que también modifica las propiedades químicas y físicas de la pieza fundida, garantizando así que funcione correctamente en las condiciones necesarias. 

Mejorar la resistencia a la corrosión

El zinc es capaz de resistir, hasta cierto punto, la corrosión gracias a una fina capa de óxido que la ralentiza. Sin embargo, esta capa no ofrece protección suficiente para las piezas sometidas a humedad, productos químicos o incluso a la intemperie. La adición de una capa de níquel, cromo u otros materiales proporciona protección contra el óxido, el deslustre y cualquier picadura. Por ejemplo, los componentes de fundición inyectada de zinc se utilizan mucho en fontanería y en diversas piezas de automoción gracias al niquelado que ofrece años de protección contra la sal, el agua e incluso la suciedad de la carretera.

Mejorar el atractivo estético

A menos que estén chapadas, las piezas de fundición a presión de zinc tienen un aspecto gris apagado que puede no cumplir las expectativas para piezas decorativas o visibles. El tratamiento de superficies puede cambiar estas superficies opacas a superficies brillantes y reflectantes, o a sutiles tonos satinados en función de los requisitos. Por ejemplo, el cromado de piezas de fundición a presión de zinc produce un acabado cromado suave muy apreciado en los sectores de automoción y bienes de consumo. Esto significa que la fundición de piezas de zinc a presión es valiosa por sus propiedades funcionales y estructurales; sin embargo, las diferentes opciones de chapado hacen que estas piezas sean aún más valiosas al mejorar sus propiedades estéticas. 

Mayor resistencia al desgaste y a los arañazos

El zinc es un metal relativamente más blando en comparación con el níquel y el cromo. Por esta razón, las piezas de zinc fundido a presión no protegidas por un revestimiento pueden empeorar y rayarse incluso en las situaciones más sencillas. Esta resistencia a la abrasión prolonga la vida útil de las piezas chapadas. En particular, los revestimientos de níquel duro y cromo ofrecen un rendimiento excepcional en entornos mecánicos y de ingeniería. 

Mejora de las propiedades eléctricas y térmicas

En componentes electrónicos, conducción, soldadura e incluso en el caso de conexiones que se corroen, un conector de zinc fundido a presión se recubre con níquel u oro, que cumple la función de mantener los circuitos eléctricos. En otras aplicaciones, el rendimiento de chapados específicos mejora la estabilidad térmica y potencia la disipación del calor.

Activación de operaciones secundarias

Algunas aplicaciones requieren que la pieza se someta a un tratamiento posterior, como soldadura, pintura o pegado. Las piezas de fundición a presión de zinc en bruto merecen pinturas o soldaduras. Esto puede mejorarse aplicando una capa de revestimiento que garantizará que estas operaciones secundarias sean resistentes y duraderas. 

Cumplimiento de las normas industriales y reglamentarias

Las industrias automovilística, aeroespacial y sanitaria están equipadas con piezas de fundición a presión de zinc cromado o niquelado. Esta aplicación, que se vende con piezas de fundición a presión de zinc chapado, se utilizan para los coches interiores, equipos médicos y sanitarios para cumplir con las normas de higiene y rendimiento. 

Prolongar la vida útil y el valor del producto

El valor aumenta con el incremento de la durabilidad. El aumento de la durabilidad hace que las piezas de fundición inyectada de zinc superen los daños ambientales y mecánicos. El menor coste de sustitución aumenta aún más la satisfacción del cliente, así como el valor percibido. El valor mejorado se manifiesta en forma de manillas de puertas, grifos o emblemas de automóviles chapados. Todas estas piezas están elegantemente chapadas para añadir valor junto con durabilidad, lo que, para los fabricantes, convierte el chapado en una inversión lucrativa.

3. Desafíos en el revestimiento de fundición inyectada de zinc

El revestimiento de piezas de fundición inyectada de zinc, aunque relativamente sencillo, está plagado de obstáculos que pueden complicar los procesos más rápidamente de lo que pueden solucionarse. A diferencia del acero chapado, el latón o incluso el aluminio chapado, las aleaciones de zinc tienen propiedades metalúrgicas únicas que pueden afectar a todas las fases del proceso de chapado. Si estos obstáculos no se superan adecuadamente, los revestimientos pueden pelarse, ampollarse, corroerse o incluso romperse bajo tensión mecánica. Por lo tanto, hay que hacer todo lo posible por comprender estas cuestiones, ya que sólo entonces se podrán poner en marcha procesos de metalizado satisfactorios. 

Porosidad y atrapamiento de gas 

La limpieza de superficies, en concreto la porosidad, se define como el grado de microbolsas de aire selladas que se forman dentro de la estructura de cualquier pieza moldeada a presión. Durante los procesos de revestimiento o limpieza, estos poros son capaces de atrapar la solución de limpieza, la preparación de la superficie, los ácidos y los productos químicos de revestimiento. Posteriormente, al entrar en funcionamiento, el sistema es propenso a las fugas, lo que a su vez se traduce en corrosión, formación de ampollas o descascarillado bajo la línea de revestimiento.

Enfoques de solución:

• Impregnación al vacío para sellar los poros.
• Cuidadoso control del proceso de fundición para minimizar la porosidad.
• Revestimiento por adherencia (revestimiento inicial fino) para sellar las superficies antes del revestimiento completo.

Oxidación y contaminación superficial.

El zinc es un metal activo y se oxida con bastante rapidez cuando se expone al aire, creando así una película de óxido. La capa de revestimiento no se adhiere bien a la capa de óxido. Además, la superficie de fundición puede estar contaminada con agentes de desmoldeo, lubricantes y aceite de corte, lo que no ayudaría al proceso de metalizado.

Enfoques de solución:

• Limpieza a fondo mediante desengrase alcalino o ultrasónico
• Activación ácida para disolver las capas de óxido antes del revestimiento
• Manipulación estricta para evitar la reoxidación entre la limpieza y el chapado

Dificultades de adherencia

Dado que el zinc es relativamente blando y reactivo, puede resultar difícil conseguir una buena adherencia entre la capa de revestimiento y el metal base. Si la adherencia es deficiente, el revestimiento puede pelarse o descascarillarse bajo tensión, especialmente en aplicaciones de alto desgaste.

Enfoques de solución:

• Utilización de una capa intermedia de cobre o níquel.
• Activación cuidadosa de la superficie antes de aplicar la capa de ataque
• Química optimizada del baño de revestimiento para sustratos de zinc

Sensibilidad dimensional

El metalizado aumenta el grosor de la superficie de las piezas de fundición a presión al tiempo que mantiene el estado de la superficie. Por ejemplo, las piezas de fundición a presión pueden ensamblarse mal debido al tamaño añadido de las piezas de ensamblaje. En casos excepcionales, el metalizado desigual puede dar lugar a bordes afilados, esquinas o rebajes que no cumplen las especificaciones.

Enfoques de solución:

• Considerar la tolerancia geométrica
• Identificar un método de metalizado
• Si cumple las normas, algo de pulido después.

Riesgo de formación de ampollas por agujeros microscópicos, contaminación y falta de adherencia. Las ampollas y la exfoliación del revestimiento destruyen la pieza moldeada. Las ampollas exponen el molde a la corrosión.

Enfoques de solución:

• Revestimiento sin agujeros, sin contaminación y antiadherente
• Revestimiento de cada uno con una corriente de superficie regulada
• En el postplateado, compruébelo a simple vista.

Medio ambiente

El cromado del zinc fundido a presión y algunos otros procesos de cromado de zinc fundido a presión con cromo hexavalente suponen un riesgo para el medio ambiente. La mayoría de los países no lo permiten y sí otros procesos de revestimiento menos eficaces.

Enfoques de solución:

• Uso de cromo trivalente en lugar de cromo hexavalente
• Mejora de los sistemas de tratamiento de residuos
• Adopción de revestimientos alternativos como el níquel químico o el PVD

El revestimiento de piezas de fundición a presión de zinc plantea retos como la oxidación, la adherencia, la porosidad, la sensibilidad dimensional e incluso determinados factores medioambientales. Esto hace que el revestimiento de piezas de zinc sea mucho más difícil que el de otros tipos de metales. Sin embargo, estos retos pueden resolverse con decapantes adecuados, normas medioambientales modernas y una preparación rígida de la superficie. . Como resultado, se pueden conseguir revestimientos resistentes y visualmente atractivos. Puede ser en forma de cromado o niquelado de zinc fundido a presión.

4. Preparación de piezas de fundición inyectada de zinc para el revestimiento

La preparación de la superficie es posiblemente uno de los pasos más cruciales de fundición inyectada de zinc chapado de piezas.

Limpieza

El desengrasado elimina aceites, lubricantes y agentes desmoldeantes. Puede incluir el uso de limpieza por ultrasonidos, soluciones alcalinas o desengrase por vapor.

Grabado

El grabado ácido suave da una ligera rugosidad a la superficie para mejorar la adherencia del revestimiento. Hay que tener cuidado para evitar un grabado excesivo.

Huelga de chapado

Antes de la capa de revestimiento principal, suele haber una capa de revestimiento muy fina denominada "ataque". En el caso de las piezas de fundición a presión de zinc, una capa de cobre o níquel sirve de base para la adherencia.

Porosidad de sellado

Los problemas relacionados con la porosidad pueden resolverse mediante impregnación al vacío o preimpregnación con resinas especiales.

5. Revestimiento en fundición inyectada de zinc

Veamos ahora los acabados de revestimiento habituales en las piezas de fundición inyectada de zinc.

Fundición inyectada de zinc cromado

Al igual que muchas otras técnicas de revestimiento, el cromado del zinc fundido a presión es ventajoso tanto para aplicaciones ornamentales como funcionales. El cromado produce una superficie espejada, gran dureza y extrema resistencia a la corrosión.

Pasos del proceso:

1. Limpieza y desengrase
2. Capa de cobre o níquel
3. Capa de níquel brillante para mayor suavidad
4. Capa de cromo para el acabado final

Aplicaciones:

• Embellecedores y emblemas para automóviles
• Accesorios de baño y cocina
• Herramientas de mano y ferretería

Ventajas:

• Estética brillante
• Resistencia a los arañazos y al desgaste
• Protección duradera contra la corrosión

Niquelado en fundición inyectada de zinc

Aplicable tanto para decoración como para otras funciones, el niquelado de piezas de fundición a presión de zinc es otro acabado muy demandado. Las capas de níquel pueden aplicarse en distintos acabados, como brillante, satinado e incluso como capas electrolíticas.

Pasos del proceso:

1. Limpieza y activación
2. Golpe de cobre (opcional para la adherencia)
3. Niquelado o niquelado químico

Tipos de niquelado:

• Niquelado electrolítico: Requiere corriente eléctrica, ofrece acabados brillantes o mates.
• Niquelado químico (ENP): Deposita químicamente la aleación de níquel-fósforo, proporcionando una cobertura uniforme incluso en geometrías complejas.

Aplicaciones:

• Componentes de ingeniería que necesitan resistencia al desgaste
• Electrónica que requiere conductividad
• Bienes de consumo decorativos

Ventajas:

• Revestimiento duro y duradero
• Excelente resistencia al desgaste y a la corrosión
• Puede combinarse con cromo para una doble protección

Cobreado

El cobre se utiliza a menudo como capa intermedia de revestimiento más que como acabado final. Proporciona una excelente adherencia y una superficie lisa para las capas posteriores de níquel o cromo.

Otras chapas especiales

• Chapado en oro: Para artículos decorativos de lujo y conectores electrónicos.
• Estañado: Para aplicaciones de soldabilidad y contacto con alimentos.
• Zinc o aleación de zinc: Para mejorar la resistencia a la corrosión en piezas de automoción.

6. Aplicaciones de los componentes de fundición inyectada de zinc chapado

Industria del automóvil

Los embellecedores, rejillas y emblemas cromados son ejemplos clásicos de cromado zinc fundición a presión en el mundo del automóvil.

Fontanería y sanitarios

Los grifos, duchas y mangos niquelados y cromados ofrecen durabilidad y brillo.

Electrónica y electricidad

El niquelado mejora la conductividad y la soldabilidad, lo que hace que las piezas moldeadas a presión de zinc sean adecuadas para conectores y carcasas.

Productos de consumo

Desde herrajes decorativos hasta cremalleras y mecheros, el chapado añade valor a los artículos cotidianos.

7. Ventajas del revestimiento de piezas de fundición inyectada de zinc

• Prolonga la vida útil del producto
• Mejora la resistencia a la corrosión y al desgaste
• Mejora el aspecto estético
• Aumenta la funcionalidad (conductividad, soldabilidad)
• Ofrece versatilidad para distintos sectores

8. Limitaciones y consideraciones

• Costes más elevados debido a los procesos de preparación de la superficie y chapado
• Riesgo de formación de ampollas, descamación o corrosión si la preparación es inadecuada.
• Los cambios dimensionales pueden afectar a los componentes de tolerancia ajustada
• Normativa medioambiental sobre productos químicos de revestimiento (por ejemplo, cromo hexavalente).

9. Innovaciones y tendencias futuras en el revestimiento de fundición inyectada de zinc

Alternativas ecológicas

Las industrias están pasando del cromo hexavalente tóxico al cromo trivalente y a productos químicos de revestimiento más seguros para el medio ambiente.

Tratamientos superficiales avanzados

Se están desarrollando revestimientos híbridos que combinan galvanoplastia con PVD (deposición física de vapor) o revestimientos en polvo.

Automatización y control de procesos

La robótica, la IA y la supervisión en tiempo real garantizan una mayor uniformidad del revestimiento y reducen los defectos.

Revestimientos nanoestructurados

Las nuevas investigaciones se centran en revestimientos de níquel y cromo a escala nanométrica que ofrecen una dureza y una resistencia a la corrosión superiores.

10. Mejores prácticas para el revestimiento de fundición inyectada de zinc

1. Diseño para metalizado: Tenga en cuenta el espesor del revestimiento y evite los bordes que puedan interferir con una deposición uniforme. 
2. Utilice una capa de Strike adecuada: Una capa de cobre o níquel mejora la adherencia y soluciona los problemas de porosidad. 
3. Proteger el trabajo: Asegúrese de que los componentes están libres de óxidos y contaminantes. 
4. Asóciese con chapistas competentes: Los talleres competentes de revestimiento de superficies de fundición inyectada de zinc conocen las características superficiales asociadas al revestimiento. 
5. Inspección y ensayos complementarios Los ensayos de espesor de revestimiento, adherencia y corrosión son correlativos y se utilizan para garantizar la calidad.

Conclusión

El revestimiento de componentes de fundición inyectada de zinc es a la vez una ciencia y un arte. Haciéndose eco de la resistencia y rentabilidad de la fundición a presión, la precisión y el chapado garantizan los requisitos del cliente en cuanto a estética, durabilidad y satisfacción de las prestaciones. La ciencia del chapado se une al arte de la fundición en la expectativa de colaboración.

En los sectores de automoción, fontanería y bienes de consumo, la fundición a presión de zinc cromado tiene una competencia insuperable en acabados decorativos y resistentes a la corrosión. Otras industrias de ingeniería y electrónica reciben un niquelado de calidad en las piezas de fundición a presión de zinc por su incomparable resistencia al desgaste, conductividad y dureza. La versatilidad aumenta con los golpes de cobre y los revestimientos especiales.

Garantice el éxito mediante la selección del proceso, la planificación preparatoria y profesionales experimentados en metalizado. Con los continuos avances en productos químicos ecológicos automatizados, el futuro del revestimiento de zinc para fundición a presión es brillante y más sostenible que nunca.

En resumen, y sin excepción, el simple hecho de añadir un revestimiento a una pieza de fundición de zinc a presión no es sólo un toque final. El proceso de chapado de componentes reutilizados comercialmente en un rendimiento sin igual, durabilidad y artesanía exquisita.