Por primera vez tras el paréntesis provocado por la pandemia, el Seminario Europeo de Galvanoplastia Pulsada pudo celebrarse de nuevo en su forma tradicional en Viena los días 7 y 8 de marzo. Como en años anteriores, el acto sobre la investigación y aplicación del tratamiento electroquímico pulsado de superficies se organizó conjuntamente con la Academia Europea de Tecnología de Superficies (EAST, Schwäbisch Gmünd). El primer día de la conferencia se organizó como un foro de la EAST con un tema algo más abierto. Curiosamente, incluso en este caso la atención se centró en gran medida en la llamada electroquímica dinámica. Un total de 21 ponentes de 14 países presentaron los resultados de sus trabajos de investigación.
Tecnología de superficies y energía verde
Los temas medioambientales también ocuparon un lugar central en las presentaciones y debates, sobre todo el primer día del simposio. ¿Qué significa la política europea hacia la "energía verde" para el balance energético y deCO2 mundial? ¿Estamos mirando sólo a Europa e ignorando los efectos en otras partes del mundo? ¿Qué puede aportar la tecnología electroquímica de superficie a una transformación y reorientación sostenibles que tengan sentido desde el punto de vista del equilibrio global? Casi la mitad de las ponencias se dedicaron a estos temas, con importantes contribuciones sobre los aspectos de la generación de energía, los catalizadores en la producción de biocombustibles, el tratamiento de aguas residuales y la recuperación de materias primas a partir de residuos. La electroquímica puede desempeñar un papel central en todos estos importantes temas, como señaló también en su conferencia inaugural el Prof. Dr. Wolfgang Kautek (Universidad de Viena). Los combustibles sintéticos basados en H2 yCO2 (e-fuels) pueden representar una solución sostenible alproblema del CO2, sobre todo en el transporte aéreo, ferroviario y de larga distancia. No sólo
La Prof. Dra. Mari Lundström (Universidad de Aalto/Finlandia) pronunció un discurso de apertura sobre el tema de la recuperación de metales a partir de residuos. procesos termo-catalíticos, sino que también las tecnologías electroquímicas se harán indispensables. Sólo aprovechando las posibilidades de la electroquímica dinámica será posible superar los retos clave en este camino hacia una economía ecológica. En su discurso de apertura, la profesora Mari Lundström (Universidad de Aalto/FIN) informó sobre la creciente demanda de determinados metales para alcanzar objetivos como la descarbonización o las energías puramente renovables sin uso de combustibles fósiles. Los metales no sólo son necesarios en la construcción de centrales eólicas y solares, sino también, y cada vez más, en los sistemas de almacenamiento de energía y en las baterías de los vehículos eléctricos. En estos casos, el equilibrio ecológico global sólo puede garantizarse de forma razonable reciclando los metales (a partir de residuos). Los procesos galvánicos y electroquímicos son insustituibles para las fases de reciclado.
Enfoque por primera vez en el postprocesado de la impresión 3D de metales
Además del tema de la protección medioambiental, por primera vez se dedicó un bloque de conferencias independiente al tema del postprocesamiento de piezas metálicas impresas en 3D mediante procesos electroquímicos (postprocesamiento). La profesora Uta Klement (Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia) informó sobre la influencia de la microestructura en la eliminación de material durante el proceso de tratamiento térmico. La microestructura de un material desempeña un papel decisivo en la ablación electroquímica, pero a menudo se ignora cuando se considera el postratamiento en el campo de la impresión 3D metálica. En el caso de geometrías muy complejas o piezas con canales de refrigeración conformados internos que se fabrican utilizando la fusión de lecho de polvo - rayo láser (PBF-LB), el uso del postratamiento convencional es limitado. Aquí es donde el proceso patentado de hirtización inventado por Selma y Wolfgang Hansal, entre otros, como proceso electroquímico dinámico, en el que el electrolito puede llegar fácilmente tanto a las superficies externas como a las internas, ofrece un remedio. Las series de pruebas mostraron buenos resultados tanto en la eliminación de estructuras de soporte como en la mejora de la superficie. En el estudio presentado se confirmó la influencia de la microestructura en los resultados del tratamiento electroquímico de las superficies producidas mediante PBF-LB. Estos hallazgos permiten una coordinación específica entre los parámetros individuales de impresión y el postratamiento electroquímico y, por tanto, una eliminación de material específica y uniforme durante el postratamiento. La Dra. Selma Hansal habló de la importancia industrial del tratamiento electroquímico de las piezas fabricadas por adición, sobre todo las de formas y estructuras complejas, como las utilizadas en aplicaciones aeroespaciales o médicas. Suelen ser las estructuras finas y frágiles las que no pueden tratarse mediante procesos mecánicos convencionales. Lo mismo ocurre con las superficies internas, por ejemplo en conductos y cavidades. Aquí, los medios líquidos (electrolitos) llegan a las superficies, de otro modo inaccesibles, y, en combinación con la electroquímica dinámica, permiten procesarlas. En función de la densidad de corriente y del campo de potencial, se puede alternar entre la eliminación de las estructuras de soporte y el pulido de la superficie cambiando el perfil de impulsos Rudolf Mann, representante de RENA, actual propietario del proceso de Hirtización, informó a continuación sobre su exitosa aplicación en la producción industrial de piezas.
Aplicaciones clásicas de la tecnología galvánica
Por supuesto, en el simposio no se dejaron de lado las aplicaciones de la electroquímica dinámica en aplicaciones galvánicas más tradicionales. Una vez más, las dos universidades alemanas líderes en este campo, la TU Ilmenau (grupo de trabajo del Prof. Dr. Andreas Bund) y la TU Chemnitz (grupo de trabajo del Prof. Dr. Thomas Lampke), presentaron los últimos resultados de sus trabajos de investigación en dos conferencias cada una. El Prof. Dr. Andreas Bund presentó su trabajo sobre la deposición de capas de dispersión de aluminio-níquel. La deposición galvánica de la matriz de aluminio se llevó a cabo en fundidos de cloroaluminato a temperatura ambiente. Las capas compuestas de Al-Ni resultantes se denominan capas reactivas, ya que se libera una cantidad considerable de calor cuando se aplica una energía de activación (por ejemplo, una chispa eléctrica) debido a la formación de un compuesto intermetálico de Al-Ni. Las posibles aplicaciones de estas capas reactivas son los procesos de unión de dispositivos electrónicos y eléctricos. La Dra. Adriana Ispas, del mismo grupo de trabajo, informó sobre sus hallazgos científicos en la deposición electroquímica de aleaciones de hierro-níquel y la influencia de los aditivos orgánicos del baño en los mismos. Las correlaciones más importantes fueron, por un lado, la influencia directa de un aumento del contenido de hierro en la aleación con la adición creciente de citrato al electrolito y, por otro, una disminución del contenido de hierro con el aumento de la densidad de corriente. La dureza superficial podía aumentarse añadiendo sacarina
El Prof. Dr. Andreas Bund (TU Ilmenau) informó sobre la deposición de capas de dispersión de aluminio-níquel y estaba directamente relacionada con la densidad de corriente y la temperatura del electrolito. El Dr. Andreas Richter (fem, Schwäbisch Gmünd) también realizó una importante contribución al tema de la deposición de aleaciones. Presentó los resultados de sus investigaciones sobre la deposición de sistemas ternarios Ag-In-Sn para procesos de soldadura TLP. Las ventajas de este sistema residen en el bajo punto de fusión y las bajas temperaturas de proceso asociadas. La deposición selectiva de fases intermetálicas como Ag3(Sn,In) mediante la elección adecuada de las condiciones de proceso (electroquímicas) y la correcta coordinación del postprocesado térmico es fundamental. Frank Simchen (TU Chemnitz, Alemania) pronunció una conferencia muy comentada sobre la identificación de subprocesos electroquímicos parásitos en la oxidación electrolítica por plasma de magnesio mediante análisis de transitorios. Las capas de oxidación electrolítica por plasma (PEO) en electrolitos compatibles con REACh basados en magnesio o aleaciones AlMgSi pueden formarse mediante la aplicación de pulsos. Al dilucidar y comprender las reacciones secundarias de estos procesos, se pueden producir capas de óxido compactas y, de este modo, aprovechar plenamente el potencial industrial de los recubrimientos PEO.
Presentaciones de los ganadores de los premios EAST y P.L. Cavallotti
El ganador de este año del premio EAST para jóvenes investigadores, el Dr. Peter Nagy (ELTE, Hungría), presentó su trabajo premiado sobre la preparación y caracterización de una película electrodepositada de aleación nanocristalina de Co-Fe-Ni-Zn (MPEA) con un grosor aproximado de 2,5 μm mediante deposición electroquímica. Estas películas presentaban una microestructura nanocristalina con un tamaño de grano de unos 12 nm. La estructura predominante de la película era cúbica centrada en la cara (fcc), aunque también se observó cierta cantidad de cúbica centrada en el cuerpo (bcc) y fases amorfas. La dureza de estas películas es superior a la de otras películas de MPEA fcc y puede atribuirse al efecto de refuerzo del tamaño de grano fino y a la presencia de fases minoritarias nanocristalinas bcc y amorfas. Aunque el Seminario de Galvanoplastia por Pulsos es básicamente una plataforma para promover las actividades europeas en el campo de la electroquímica dinámica, la primera ponencia de la segunda jornada corrió a cargo de un invitado especial de Estados Unidos. En su conferencia plenaria, el Dr. E. J. Taylor, fundador y durante muchos años Director General de Faraday Technology USA, resumió sus actividades en el campo de la deposición pulsante y la transición al tratamiento electroquímico dinámico de superficies. La presentación también incluyó aplicaciones de éxito de los procesos de galvanoplastia pulsada que van más allá de la electrodeposición convencional y el acabado de superficies, como los electrocatalizadores a nanoescala, el reciclado de aguas residuales ECM, el electroformado, la deposición selectiva de soldaduras sin plomo, el postprocesado de piezas de fabricación aditiva y la preparación de superficies antes del recubrimiento propiamente dicho. En la conferencia, el Dr. Taylor fue galardonado con el prestigioso premio P.L. Cavallotti a los logros más destacados en el campo de la deposición pulsante por el extenso trabajo realizado a lo largo de su vida.
El fundador y organizador de este simposio, el Dr. Wolfgang Hansal, también demostró la versatilidad y el enorme potencial de la electroquímica dinámica mediante numerosas aplicaciones industriales. Las posibilidades que ofrecen los impulsos cambiantes (de corriente o de potencial) durante un proceso electroquímico de superficie amplían considerablemente el campo de aplicación de los métodos electroquímicos. Refiriéndose a sus 20 años de experiencia en la ampliación e industrialización del recubrimiento por pulsos y procesos relacionados, habló de los obstáculos que hay que superar durante la aplicación y subrayó la necesidad de un enfoque basado en el conocimiento. Lars Lehmann (TU Chemnitz/D) presentó un enfoque muy interesante en su conferencia. Como las condiciones electroquímicas de la superficie del electrodo cambian durante la deposición (por pulsos), propuso una configuración para el diagnóstico in situ de los procesos de metalizado por pulsos. Esto se conseguirá vinculando análisis sensibles a la superficie (por ejemplo, medidas de reflexión) durante la deposición con las curvas de corriente-voltaje asociadas. En principio, estos métodos podrían ser adecuados para proporcionar información in situ sobre el proceso de deposición y definir los criterios que requieren la interrupción del proceso o la adición de aditivos. Del mismo modo, se puede determinar en "tiempo real" una gran cantidad de información importante sobre el proceso en curso, como la capacidad de la doble capa, la resistencia de contacto y los cambios asociados en las propiedades superficiales a lo largo del tiempo. Un informe sobre todas las presentaciones excedería con mucho el alcance de este artículo. Para concluir, sólo nos gustaría mencionar la presentación del Prof. Dr. Sudipta Roy, que utilizó mediciones muy impresionantes para establecer la conexión y, por tanto, la importancia crucial de los parámetros electroquímicos de entrada a la hora de utilizar herramientas de simulación numérica para describir (o predecir) las deposiciones galvánicas utilizando el ejemplo del electroconformado.
La electroquímica dinámica aporta respuestas
En resumen, el Seminario Europeo de Galvanoplastia Pulsada/Foro EAST 2024 ilustró la transformación gradual de las técnicas clásicas de galvanoplastia pulsada hacia una gama más amplia de aplicaciones que van mucho más allá del recubrimiento metálico propiamente dicho. La modificación de superficies mediante electroquímica dinámica (pulsada), que incluye el metalizado pulsado, amplió las posibilidades de esta área de la tecnología electroquímica de superficies y proporcionó respuestas a las nuevas tareas y retos de la producción industrial actual y a la transformación de la política energética hacia la energía verde.