El cromo es sinónimo de la naturaleza multicolor de sus sales y de sus múltiples usos en la industria de superficies. Tanto si nos duchamos por la mañana como si consultamos el correo electrónico en nuestro smartphone o nos montamos en el coche, el cromo hexavalente se utiliza en todas partes para crear determinadas propiedades superficiales.
Base jurídica del trióxido de cromo (UE y CH)
El cromo hexavalente se considera una sustancia extremadamente preocupante (SVHC). Según el Reglamento REACh (Registro, Evaluación, Autorización y Restricción de Sustancias y Preparados Químicos), sólo puede utilizarse con una autorización limitada en el tiempo de la ECHA (Agencia Europea de Sustancias y Preparados Químicos). Para evitar cualquier barrera comercial, Suiza ha modificado su Ordenanza sobre sustancias químicas y ha incluido el trióxido de cromo en la lista de sustancias prohibidas del anexo 1.17 de la Ordenanza suiza sobre reducción del riesgo químico (ChemRRV). Si no queda cromo hexavalente en el producto final, estos procesos pueden seguir utilizándose en Suiza y sólo hay que notificar el consumo a la Oficina Federal de Salud Pública de Berna. Si queda cromo hexavalente en el producto final (por ejemplo, cromado), sólo podrá utilizarse si se dispone de una autorización idéntica de la UE.
No queda ácido crómico en los productos en procesos de deposición electrolítica con cromado brillante y duro, así como en procesos ablativos como el decapado y el grabado de metales y plásticos. El trióxido de cromo permanece en el producto final en capas de conversión (cromado) y capas de óxido (anodizado).
Ejemplo de sustitución mediante cromado brillante
En el cromado brillante es técnicamente posible sustituir el trióxido de cromo (ácido crómico) por electrolitos de cromo (III). Una desventaja es el color menos azulado-frío de las capas de cromo depositadas de iones Cr3+. El cumplimiento de los requisitos del cliente es un aspecto clave de la sustitución. El catálogo de requisitos suele incluir el color, la resistencia a la corrosión, la resistencia a la abrasión, etc. Éstos sólo pueden determinarse mediante largos ensayos y pruebas con el nuevo electrolito.
Inversión en tecnología de planta
El cambio a una sustancia química diferente también requiere un cambio en la tecnología de la planta con las correspondientes inversiones y, sobre todo, interrupciones de la producción durante el cambio. El electrolito trivalente funciona con ánodos metálicos estirados de titanio recubiertos de óxido mixto en lugar de ánodos de plomo. Los depósitos de plástico, los dispositivos de filtrado y las tuberías ya no pueden utilizarse, ya que los residuos de ácido crómico se han difundido en el equipo. La inversión necesaria para sustituir el equipo, incluido un sistema intercambiador de iones para la eliminación del hierro para el mantenimiento del baño, "no se puede lamer" (... no se puede hacer nada al respecto).
Visualización de un sistema intercambiador de cationes para la eliminación de hierro (Foto: ProWaTech AG)
En un ejemplo concreto de 2016, la inversión ascendió a unos 205.000 euros, incluida la instalación para un volumen de 9.000 litros de electrolito de cromo y hasta 750m2 de rendimiento de producto al día.
Esfuerzo analítico
Mientras que un electrolito hexavalente suele requerir un control semanal de cromato (Cr6+), sulfato (SO42-) y, en caso necesario, análisis de metales extraños como Cr3+ y Fe, los electrolitos trivalentes suelen requerir controles diarios de metales (níquel, hierro, cromo), valor de pH y ácido bórico. Además, a altos índices de producción, los aditivos del baño deben medirse semanalmente mediante análisis HPLC. Lo mismo ocurre con otros metales (en función del material de base), y también es necesario un análisis de la célula de casco.
Desventajas del cromo (III)
A menudo se requiere un color idéntico al de los electrolitos de cromo (VI) para poder mezclar los productos depositados de cromo (VI) y cromo (III). Sin embargo, esto rara vez se consigue. Los menores espesores de capa también son una desventaja. Con electrolitos de cromo brillante hexavalente se pueden depositar de 1 a 3 µm de cromo, lo que aumenta la resistencia a la abrasión, por ejemplo, para enchufes eléctricos.
Debido a la altísima concentración de ácido bórico en el baño de proceso de los electrolitos trivalentes, la sal de ácido bórico se hace pasar por un sistema de filtrado durante la preparación y posterior dosificación. Debe garantizarse en todo momento una temperatura mínima del baño de proceso, ya que de lo contrario se produciría la cristalización.
Ventajas del cromo (III)
Según los usuarios, las soluciones de cromo trivalente para el cromado brillante son hasta 15 veces más caras de adquirir y para la gestión del baño (análisis) que las anteriores soluciones de proceso hexavalentes. Sin embargo, si se consideran los costes totales, éstos sólo son unas 1,1 veces (+ 10 %). Hay ahorros significativos con geometrías de superficie complejas debido al mayor poder de penetración, lo que conlleva una reducción del repaso de las piezas. La combustión en el rango de alta densidad de corriente y la falta de deposición en el rango de baja densidad de corriente (agujeros) son más pronunciadas con electrolitos de cromo (VI). Como resultado, los defectos y el repaso se redujeron en aproximadamente un 95% tras la sustitución en un ejemplo práctico.
La reducción del cromo hexavalente no es necesaria en el tratamiento químico de aguas residuales. Además, las concentraciones de metal en los baños de proceso (por ejemplo, de 130 g/L Cr6+ a 13 g/L Cr3+) conducen a una reducción calculada del 90 % de los residuos peligrosos (lodos de galvanoplastia). No obstante, hay que tener en cuenta la presencia de carbono polivalente y ácidos bóricos en las aguas residuales. La empresa Hauser + Walz GmbH de Flaach (Suiza) está realizando pruebas sobre el tratamiento de aguas residuales con diversos electrolitos de cromo (III) por encargo de la Oficina Federal de Medio Ambiente de Berna.
Resumen
Según muchas empresas que han convertido electrolitos de cromo brillante a cromo trivalente, las ventajas del nuevo proceso superan a los inconvenientes. En cambio, para las empresas más pequeñas con un bajo rendimiento en cromado, los costes de inversión y análisis serán difíciles de gestionar. No hay que subestimar el largo periodo de tiempo necesario para la implantación en la empresa. La legislación deja abierta la cuestión de cómo se lleva a cabo la sustitución; no se prescribe ningún proceso químico húmedo. Por ello, el lema de la industria galvánica es "De Schnäller isch de Gschwinder" (...cuanto más rápido, más lento). La sustitución del cromo hexavalente es un camino pedregoso pero gratificante hacia un mayor progreso en la empresa y una mayor aceptación por parte de los empleados, las autoridades y el público.
www.prowatech.ch
www.hauserwalz.ch
