ELECTRODEPOSICIÓN DE RECUBRIMIENTOS METÁLICOS NANOESTRUCTURADOS
Se presenta el proceso sugerido para el desarrollo de recubrimientos nanoestructurados de cromo (CrNP´s) sobre superficies metálicas mediante la técnica de electrodeposición. Esta propuesta se considera como una alternativa a los procesos convencionales de cromado basados en iones Cr⁴⁺ y Cr⁶⁺; considerados altamente tóxicos para el medio ambiente y la salud humana. La electrodeposición a partir de cromo Cr0 y Cr³⁺en medio acuoso constituye un proceso sustentable y adaptable a superficies, mejorando las propiedades mecánicas y superficiales del sustrato, reduciendo el impacto ambiental. Los recubrimientos se obtuvieron mediante una celda electrolítica conformada por un ánodo de grafito y un cátodo de acero AISI 1020, empleando parámetros de 15.2 V, 0.3 A de corriente directa y un tiempo de deposición de 15 min. Como material de aporte se utilizaron nanopartículas de cromo de forma esférica, en estados Cr0 y Cr³⁺, con tamaño promedio de 40 nm y concentraciones de 50 ppm y 100 ppm dispersas en agua desionizada. La solución se sometido a agitación constante de 60 rpm para lograr una suspensión y distribución homogénea de las CrNP´s. Los recubrimientos obtenidos fueron caracterizados mediante microscopia electrónica de barrido (SEM) y espectroscopia (EDX) para la determinación de la formación, crecimiento y la composición elemental. Los resultados muestran la formación de un recubrimiento sobre el sustrato; evidenciando la influencia de la concentración del material de aporte. A 50 ppm se observó un bajo deposito en forma de islas “manchas blancas” sobre la superficie del sustrato, en tanto que, para 100 ppm la morfología cambio significativamente; observándose un depósito homogéneo generado por el crecimiento sostenido de las “islas” sobre la superficie. Lo anterior indica que una mayor concentración de nanopartículas favorece la distribución uniforme del recubrimiento, manteniendo constante los parámetros operativos; conduciendo a la formación de un microrelieve homogéneo sobre la superficie tratada
ELECTRODEPOSICIÓN DE RECUBRIMIENTOS METÁLICOS NANOESTRUCTURADOS
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DOI: 10.37572/EdArt_1212257964
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Palavras-chave: Recubrimientos nanoestructurados, nanopartículas metálicas, electrodeposición, cromo, morfología.
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Keywords: Nanostructured coatings, metallic nanoparticles, electrodeposition, chromium, morphology.
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Abstract:
The proposed process for the development of nanostructured chromium (CrNP’s) coatings on metallic surfaces by means of the electrodeposition technique is presented. This approach is considered an alternative to conventional chromium plating processes based on Cr⁴⁺ and Cr⁶⁺ ions, which are recognized as highly toxic to both the environment and human health. Electrodeposition from Cr⁰ and Cr³⁺ chromium species in aqueous media represents a sustainable and surface-adaptable process that enhances the mechanical and surface properties of the substrate while reducing environmental impact. The coatings were obtained using an electrolytic cell consisting of a graphite anode and an AISI 1020 steel cathode, applying a direct current of 15.2 V and 0.3 A for a deposition time of 15 minutes. Spherical chromium nanoparticles (CrNP’s), in Cr⁰ and Cr³⁺ states, with an average size of approximately 40 nm and concentrations of 50 ppm and 100 ppm dispersed in deionized water, were used as the additive material. The solution was subjected to constant agitation at 60 rpm to ensure a homogeneous suspension and uniform distribution of the CrNP’s. The obtained coatings were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) to determine coating formation, growth behavior, and elemental composition. The results indicate the formation of a coating layer on the substrate, revealing the influence of nanoparticle concentration. At 50 ppm, a low-density deposit with discontinuous “white island” regions was observed on the substrate surface, whereas at 100 ppm the morphology changed significantly, exhibiting a homogeneous coating generated by the sustained growth and coalescence of these islands. These findings suggest that higher nanoparticle concentrations promote a more uniform coating distribution while maintaining constant operational parameters, leading to the formation of a homogeneous micro-relief on the treated surface.
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Número de páginas: 10
- Marcos Bedolla Hernández
- Genaro Texcucano Romano
- Jorge Bedolla Hernández
- Jorge Aguilar Vázquez
- Carlos Alberto Mora Santos
- Luz Fabiola Sánchez Parra