La coloración electroquímica de metales es un proceso en el que se cambia el color de la superficie del metal mediante técnicas electroquímicas, es decir, polarización catódica o anódica. El primer método de coloración electroquímica de metales son sin duda los anillos coloreados de Nobili, descubiertos por Leopoldo Nobili , un físico italiano en 1826. [1] [2] Además de los recubrimientos multicolores mencionados, también ha podido obtener recubrimientos monocromos, y llamó a esa técnica metalocromía. Los procesos basados en la coloración electroquímica de metales son el niquelado negro, verde y azul, el cromado negro, el rodio negro y el rutenio negro. [3] [4] La oxidación anódica del aluminio, titanio, niobio, tántalo y acero inoxidable también son procesos de coloración electroquímica. Las pátinas electrolíticas multicolores y verdes para el cobre y sus aleaciones también son significativas.
Aparte de Leopoldo Nobili, quien ya en 1824 realizó sus primeros experimentos relacionados con la aparición de los anillos de Nobili, Leonhard Elsner, Alexander Watt, Antoine César Becquerel (1788-1878) y Rudolf Christian Böttger (1806-1881) también se ocuparon de la coloración electroquímica de los metales en ese período temprano. [5] [6] [7] [8] También debe mencionarse que en 1768, Joseph Priestley (1733-1804) registró fenómenos similares y que el fenómeno descrito se llamó anillos de Priestley o de hadas, pero Priestley usó una botella de Leiden y una púa de metal, y los anillos se formaron en una placa de metal concéntricamente alrededor del punto de una descarga eléctrica explosiva. [9] También sabemos que George Richards Elkington (1801-1865), conocido también por su patente para el dorado galvánico y el plateado de 1840, patentó al menos un proceso de coloración electroquímica de metales (el estadounidense JE .Stareck desarrolló diez variantes de su proceso alrededor de 1937). [10] A finales del siglo XIX, Lismann (DRP. 93543) y a principios del siglo XX, Setlik desarrollaron los primeros procesos electrolíticos para teñir el cobre de verde, estos procesos se desarrollaron aún más entre las 2 guerras mundiales y nuevamente después de la Segunda Guerra Mundial. [11] Casi al mismo tiempo, se desarrollaron los primeros procedimientos para el dorado electrolítico del acero (la patente de HL Hollis USPT 621,084 de 1899 fue el primer intento en esta dirección, pero Becquerel informó sobre esto ya en 1861). [12] [13] Si bien las patentes antes mencionadas tratan este tema principalmente para la protección contra la corrosión, la patente inglesa 106.774 de 1916 y la patente estadounidense de T. Rondelli y Q. Sestini USPT 1.386.076 de 1921 también están orientadas a la coloración química del acero y del hierro como objetivo del procedimiento.
El niquelado negro se desarrolló alrededor de 1905, y entre las dos guerras, el cromado negro (primera patente alemana 1929.GP 607, 420), que vio un uso más amplio solo a partir de mediados de los años cincuenta del siglo XX. [14] Después de la Primera Guerra Mundial, se desarrollaron los primeros procedimientos para la oxidación anódica y la coloración del aluminio oxidado anódicamente (1923, 1924.DRP. 413876). En los años sesenta del siglo XX, se desarrollaron procedimientos para la oxidación anódica del titanio, un poco más tarde del niobio y el tántalo, y un poco antes del acero inoxidable (circa 1957 patente US 2957812 A). [15] A diferencia del aluminio oxidado anódicamente, estos procedimientos no implican una capa de óxido que se pueda colorear con tintes especiales, sino colores de interferencia.
En la ex Unión Soviética, después de la Segunda Guerra Mundial, se desarrollaron varios procedimientos importantes: el ucraniano AP Eitchis desarrolló varios procedimientos complejos, pero también originales, que incluían la coloración electroquímica de metales (Kristalit, Iskrit, Sloit, Texturit; su trabajo estuvo fuertemente influenciado por el ya mencionado JEStareck). [16] Los procesos de ágata de cromo y óxido de cromo se desarrollaron en la URSS, eran versiones especiales del cromado negro. [17]
Niquelado negro, niquelado azul, niquelado verde, cromo negro, ágata de cromo, óxido de cromo, molibdeno negro, manganeso negro, cinc negro, platino negro, paladio negro, rodio negro, rodio azul, rodio rojo, rutenio negro, solución de Elkington, proceso Electrocolor, azul de Bancroft. Entre los recubrimientos que ya no se utilizan debido a su toxicidad y a la normativa europea ROHS, podemos mencionar los recubrimientos a base de arsénico (el llamado óxido gris brillante) y plomo. [18]
Anillos Nobili, verde Lismann para cobre y aleaciones, oxidación anódica de aluminio, magnesio, titanio, niobio, tantalio, tungsteno, acero al carbono y acero inoxidable, plata, cobre y sus aleaciones, estaño, cromo y zinc. [19]
39 gr de acetato de plomo
100 ml de agua destilada
Cátodo de platino o acero inoxidable (aguja), ánodo de cobre niquelado o dorado o latón o acero pulido, duración 10 s, distancia entre cátodo y ánodo 3 mm. [20] También se puede utilizar un electrolito de 100 g de litargirio disuelto en 0,5 l de agua en el que se disuelven 100 g de NaOH. Becquerel utilizó una solución de 200 partes de agua, 20 de hidróxido de potasio y 15 de litargirio. A. Roseleur utilizó una solución mucho más suave de 200 partes de agua, 10 partes de hidróxido de potasio y 1 parte de litargirio. [21]
sulfato de cobre 75 gr/lit
Hidróxido de sodio 75 gr/lit
ácido láctico 126 ml/lit
Ánodos de cobre, 0,25/A por pie cuadrado, da varios colores al cobre y aleaciones, dependiendo de la duración del proceso, se han desarrollado una gran cantidad de variaciones en este proceso, el más famoso es el proceso estadounidense Elektrocolor desarrollado por JESTareck, la literatura rusa menciona más de 10 variantes [22] [23] [10]
Una solución de fosfato trisódico al 3% se puede utilizar como electrolito simple, un cátodo de acero inoxidable, un objeto como ánodo. Los colores dependen de la tensión continua. Es posible utilizar muchos otros electrolitos, supuestamente incluso Coca-Cola. Amarillo paja/10v - Magenta/29v - Azul/30v - Verde azulado/45v - Verde brillante/55v - Rojo magenta/75v - Gris/110v Es obligatorio realizar este proceso con guantes de goma - tensión potencialmente peligrosa. [24] [25] [26]
sulfato de níquel 75 gr/lit
sulfato de níquel y amonio 45 gr/lit
sulfato de zinc 37,5 gr/lit
tiocianato de amonio 15 gr/lit
pH 5,6 - 5,9, temperatura 55 °C, 0,5 - 1,5 V, 5 - 20 A/por pie cuadrado, ánodos de níquel-carbono [27] [28]
ácido sulfúrico 250 ml/lit
bicromato de sodio 60 gr/lit
agua 1 litro
0,6 A/por pie cuadrado, 70 - 95 C, cátodo de plomo, da color marrón, azul, violeta y verde dependiendo de la duración del proceso, hay muchas variantes de este proceso. [29] Según la literatura rusa, después del procesamiento, los objetos deben sumergirse en una solución de bicromato de potasio (5-10%), 5 - 15 minutos, temperatura de la solución de 70 - 90 C. [30] Según una patente china, además, los objetos pueden tratarse con una solución de vidrio de sodio caliente (1 - 5%, 95-100 C, 3 - 10 min.). [31] Como los compuestos de cromo hexavalente están prohibidos para su uso en la UE según las regulaciones ROHS y son tóxicos y cancerígenos, se proponen soluciones basadas en molibdato como reemplazo (por ejemplo, molibdato 30-100 g/ácido bórico 10-18 g/sulfato de manganeso 0,5 g/1 litro de agua, 0,1 - 20 A/dm2, 0,1–15 minutos). [32] [33]
hidróxido de sodio 700 gr
agua 1 litro
5 - 10 A/dm2, temperatura de 60 - 70 °C, 30 – 40 minutos [34]
Hidróxido de sodio 150 - 200 gr
agua 1 litro
hasta 2 A/dm2,80-100 C,10 – 30 minutos [34]
anhídrido de cromo 300 – 400 gr
acetato de bario 5 – 10 gr
acetato de zinc 2 – 5 gr
acetato de calcio 4 – 8 gr
1 litro de agua, 30 - 40 °C, 30 - 100 A/dm2, duración 10 - 20 min, 6 - 9 V, distancia del ánodo del objeto 30 - 100 mm. Una variante de este procedimiento es el llamado procedimiento de óxido de cromo (250 - 300 g de anhídrido de cromo, 1 - 5 g de ferrocianuro de potasio, 20 - 100 A/dm2, máx. 25 °C) [35]
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