Proceso completo de recubrimiento plateado para piezas de plástico y metal: línea de pulverización UV vs. máquina de recubrimiento al vacío

El recubrimiento plateado se ha convertido en un acabado básico en industrias que van desde interiores automotrices y electrónica de consumo hasta electrodomésticos, valorado por su elegante brillo metálico, resistencia a la corrosión y versatilidad estética. Dos tecnologías dominantes, la pulverización UV y el recubrimiento al vacío (Deposición Física de Vapor, PVD), satisfacen los distintos requisitos de los sustratos de plástico y metal. Si bien la pulverización UV ofrece rentabilidad y adaptabilidad a geometrías complejas, el recubrimiento al vacío ofrece una durabilidad superior y un auténtico metálica. Este artículo detalla el flujo de trabajo completo de ambos procesos, desde el pretratamiento (pulido y limpieza por ultrasonidos) hasta los pasos principales de recubrimiento, incluida la composición de la pintura UV plateada y la selección de objetivos de recubrimiento al vacío, con un enfoque en las adaptaciones específicas del sustrato para piezas de plástico y metal.

Pretratamiento: Pulido y limpieza por ultrasonidos

El pretratamiento es fundamental para garantizar la adhesión, uniformidad y longevidad del recubrimiento, ya que las imperfecciones de la superficie, los contaminantes (aceite, polvo, óxidos) o los residuos pueden causar descamación, burbujas o brillo desigual. El proceso varía ligeramente entre los sustratos de plástico y metal debido a las diferencias en dureza, resistencia al calor y porosidad de la superficie.

Pulido: Técnicas específicas del sustrato

El pulido tiene como objetivo crear una superficie lisa y sin defectos que mejore las propiedades reflectantes del recubrimiento plateado y reduzca las imperfecciones visibles.

Para piezas de plástico

Los sustratos de plástico (por ejemplo, ABS, PC, PMMA) son relativamente blandos (Shore D 60-85) y propensos a rayarse, lo que requiere métodos de pulido suaves:

• Selección de abrasivos: Se utilizan lijas de grano fino (P1500-P2000) o pastas de pulido de diamante (1-3 μm) para evitar la deformación del material. Para requisitos de alto brillo, un pulido final con un paño de microfibra y un compuesto de pulido (que contenga alúmina o sílice) logra una rugosidad superficial de Ra ≤ 0,05 μm.

• Equipo: El pulido manual o las pulidoras orbitales de baja velocidad (1000-1500 RPM) evitan el sobrecalentamiento, que puede deformar las piezas termoplásticas. Las piezas de plástico texturizadas omiten el pulido agresivo para preservar el patrón de superficie original, solo requieren una limpieza suave para eliminar los agentes desmoldantes.

Para piezas de metal

Los sustratos metálicos (por ejemplo, aluminio, acero, aleación de zinc) son más duros (HV 100-300) y toleran un pulido más riguroso:

• Secuencia de abrasivos: El pulido en bruto con papel de lija de óxido de aluminio (P400-P800) elimina las marcas de mecanizado, seguido de un pulido medio (P1000-P1200) y un pulido fino (P1500-P2000) con pastas de óxido de cerio. Para acabados de espejo, una pulidora de rueda de tela (2000-3000 RPM) con pasta de óxido de cromo logra Ra ≤ 0,02 μm.

• Desbarbado: Antes del pulido, las piezas metálicas se desbarban para eliminar los bordes afilados, lo que puede causar acumulación de recubrimiento o agrietamiento.

Limpieza por ultrasonidos: descontaminación de varias etapas

La limpieza por ultrasonidos utiliza ondas sonoras de alta frecuencia (40-80 kHz) para desalojar los contaminantes de los microporos y las superficies intrincadas, superando a los métodos de limpieza tradicionales para piezas de formas complejas.

Notas clave: La frecuencia ultrasónica se establece en 40 kHz para plásticos (reduce el daño por cavitación) y 60-80 kHz para metales (mejora la eliminación de contaminantes). Las piezas se colocan en cestas de malla con revestimientos blandos para evitar arañazos durante la limpieza.

Línea de pulverización UV: proceso de recubrimiento plateado

La pulverización UV aplica un recubrimiento curable por UV de color plateado mediante pulverización electrostática, ofreciendo un curado rápido, bajas emisiones de COV y una excelente consistencia del color. Es ideal para piezas de plástico y componentes metálicos de bajo desgaste.

Composición de la pintura UV plateada

El material principal que determina el acabado y el rendimiento plateado es la pintura curable por UV, formulada de la siguiente manera:

• Sistema de resina: Los oligómeros de acrilato (acrilato de uretano para flexibilidad, acrilato epoxi para dureza) y los monómeros (trimetilolpropano triacrilato, TMPTA) forman la matriz de la película. Para los plásticos, los oligómeros flexibles (elongación a la rotura ≥ 50%) evitan el agrietamiento; para los metales, los oligómeros rígidos (dureza ≥ 2H) mejoran la resistencia al rayado.

• Pigmento plateado: El polvo de escamas de aluminio (pasta plateada de aluminio) es el colorante principal, con un tamaño de partícula de 5-20 μm y tratamiento superficial (agente de acoplamiento de silano) para mejorar la dispersión y la resistencia a la intemperie. La carga de pigmento (10-15% en peso) controla el brillo metálico: una carga más alta crea un acabado más brillante y reflectante.

• Aditivos: Los fotoiniciadores (1-hidroxiciclohexil fenil cetona, HCPK) absorben la luz UV (365 nm) para activar el curado; los agentes de flujo (polisiloxano modificado con poliéter) evitan la piel de naranja; los agentes antiamarilleo (absorbentes UV de benzotriazol) preservan el brillo plateado.

• Disolventes: Los diluyentes de bajo contenido de COV (acetato de etilo, acetato de isobutilo) ajustan la viscosidad (15-20 s, copa DIN de 4 mm) para la pulverización, con un mínimo de disolvente residual ( para evitar la formación de burbujas.

Proceso de pulverización y curado

1. Aplicación de imprimación (opcional): Para plásticos con poca adhesión (por ejemplo, PP), primero se pulveriza una imprimación curable por UV (acrílico + poliolefina clorada), con un espesor de película seca (DFT) de 5-8 μm. Se precura con una lámpara UV (80-100 mJ/cm²) durante 10-15 segundos.

2. Pulverización de pintura UV plateada: Las pistolas de pulverización electrostática (voltaje 60-80 kV, presión de pulverización 0,3-0,5 MPa) aplican la pintura plateada en 1-2 capas, logrando un DFT de 15-25 μm. La distancia de pulverización es de 20-30 cm, con una velocidad de transportador de 1-2 m/min para asegurar una cobertura uniforme.

3. Etapa de evaporación: Las piezas se mantienen a temperatura ambiente durante 5-10 minutos para permitir la evaporación del disolvente, reduciendo la formación de poros durante el curado.

4. Curado UV: Una lámpara de mercurio (potencia 80-120 W/cm) o una lámpara UV LED (365 nm) cura el recubrimiento a una velocidad de transportador de 3-5 m/min, con una dosis de energía total de 300-500 mJ/cm². El tiempo de curado es de 1-3 segundos, lo que garantiza un reticulado completo (contenido de gel ≥ 95%).

5. Aplicación de capa superior (opcional): Se aplica una capa superior UV transparente (DFT 10-15 μm) para aplicaciones de alto desgaste, curada con un pase UV adicional (200-300 mJ/cm²) para mejorar la resistencia al rayado (dureza del lápiz ≥ 4H) y la resistencia química.

Máquina de recubrimiento al vacío: proceso de recubrimiento plateado

El recubrimiento al vacío (pulverización catódica por magnetrón) deposita una fina película metálica plateada en un entorno de alto vacío, ofreciendo una adhesión, resistencia al desgaste y metálica metálica auténtica superiores. Se prefiere para piezas metálicas de alto rendimiento y componentes de plástico de primera calidad.

Selección de material objetivo para el recubrimiento plateado

El objetivo determina la pureza, durabilidad y costo del acabado plateado. Se utilizan dos opciones principales:

• Objetivo de aluminio (Al): La opción más común (99,99% de pureza), que ofrece un brillo plateado brillante similar al aluminio pulido. El aluminio es rentable, químicamente estable y forma una capa de óxido densa (Al₂O₃) que mejora la resistencia a la corrosión. Las dimensiones del objetivo varían según el tamaño de la cámara (normalmente 300×100×5 mm para equipos a pequeña escala), con un rendimiento de pulverización de 1,2 átomos/ion.

• Objetivo de plata (Ag): Para un acabado plateado puro y reflectante (por ejemplo, superficies similares a espejos), se utilizan objetivos de plata pura al 99,99%. La plata tiene una reflectividad excepcional (≥95% para la luz visible) pero es más blanda (HV 60-80) y más cara que el aluminio. A menudo se utiliza para aplicaciones de alta gama (por ejemplo, electrónica de lujo, molduras automotrices) con una capa superior protectora para evitar el deslustre.

Proceso de pulverización catódica por magnetrón

1. Carga y fijación: Las piezas pretratadas se montan en dispositivos giratorios (rotación planetaria, 5-10 RPM) para asegurar un recubrimiento uniforme. Las piezas de plástico utilizan dispositivos de baja temperatura para evitar daños térmicos.

2. Evacuación al vacío: La cámara se evacua a una presión base de 1×10⁻³ Pa utilizando una bomba turbomolecular, eliminando el aire y la humedad que causan defectos en la película (orificios, oxidación).

3. Limpieza por bombardeo de iones: Se introduce gas argón (Ar) (presión 1×10⁻¹ Pa) y se aplica una polarización negativa (-300 a -500 V) a las piezas. Los iones de argón bombardean la superficie, eliminando los contaminantes residuales y activando el sustrato (mejora la adhesión). Este paso dura 5-10 minutos.

4. Pulverización y deposición: El objetivo se energiza con una fuente de alimentación de CC (2-5 kW), creando un plasma que ioniza el gas argón. Los iones de argón bombardean el objetivo, expulsando átomos metálicos (Al o Ag) que se depositan en las piezas giratorias. Parámetros clave:

◦ Presión de deposición: 2×10⁻² Pa (caudal de argón 20-30 sccm).

◦ Temperatura de deposición: 80-120°C para plásticos, 150-200°C para metales.

◦ Espesor de la película: 50-200 nm (controla el brillo plateado: las películas más gruesas son más reflectantes).

1. Tratamiento posterior a la deposición: Después de la deposición, la cámara se purga con nitrógeno y las piezas se enfrían a temperatura ambiente (20-30 minutos). A menudo se pulveriza una fina capa protectora (SiO₂ o Al₂O₃, 20-50 nm) para mejorar la resistencia al desgaste y evitar el deslustre (crítico para los objetivos de plata).

Inspección posterior al recubrimiento y control de calidad

Ambos procesos requieren pruebas rigurosas para asegurar el cumplimiento del rendimiento:

• Prueba de adhesión: Prueba de corte transversal (ASTM D3359) con una calificación de 100/100 (sin descamación) para metales; prueba de cinta (3M 610) para plásticos (sin eliminación del recubrimiento).

• Inspección estética: La evaluación visual bajo iluminación estándar D65 verifica la uniformidad, los orificios o la desviación del color (ΔE ≤ 1,0 para el tono plateado).

• Propiedades físicas: Dureza del lápiz (≥2H para pulverización UV, ≥3H para recubrimiento al vacío), resistencia a la abrasión (≥500 ciclos con una carga de 500 g, ASTM D4060) y resistencia a la corrosión (prueba de pulverización de sal de 48 horas, ASTM B117: sin óxido ni decoloración).

• Espesor de la película: El medidor de espesor digital (precisión de 1 μm para recubrimiento UV, 1 nm para recubrimiento al vacío) verifica el cumplimiento del DFT.

Comparación de procesos y escenarios de aplicación

Aplicaciones típicas

• Pulverización UV: Plásticos interiores automotrices (molduras de tablero, manijas de puertas), carcasas de electrónica de consumo (cubiertas traseras de teléfonos), juguetes y electrodomésticos.

• Recubrimiento al vacío: Piezas metálicas exteriores automotrices (llantas, parrillas), electrónica de primera calidad (marcos de computadoras portátiles), dispositivos médicos y accesorios metálicos decorativos.