Convocatoria: Programa Tecnológico Aeronáutico (PTA), subvencionado por el CDTI en el marco del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia del Ministerio de Ciencia e Innovación

Tratamientos superficiales Elhco - Electroless Hard Coat
Tratamientos superficiales Elhco - Electroless Hard Coat
Tratamientos superficiales Elhco - Electroless Hard Coat
  • Fecha de inicio: 1 de septiembre de 2022
  • Fecha de fin: 31 de diciembre de 2024
  • Participantes: Elhco (ESP, empresa líder del proyecto), Chemplate Materials (ESP), Surtech Engineering (ESP), Egile Mechanics (ESP) y con la colaboración de CIDETEC (ESP).

RESUMEN

Para determinados sistemas aeronáuticos sometidos a esfuerzo, sigue siendo fundamental el uso de aceros de alta resistencia (UHSS). Cuando dichos aceros llevan, además, asociado un rozamiento, el recubrimiento de estas zonas con cromo duro se vuelve indispensable. Actualmente, el cromo duro se realiza electrolíticamente con una disolución que contiene cromo hexavalente, que presenta una alta toxicidad y que está incluido en el Anexo XIV del reglamento REACH. Actualmente no existe una alternativa que pueda reemplazar directamente todas las aplicaciones actuales del cromo duro. La situación se vuelve aún más compleja en el caso del sector aeronáutico donde la aprobación de nuevos tratamientos necesita 3-4 años a partir de la finalización del desarrollo del nuevo tratamiento.

Siguiendo la línea del proyecto TRUE-REPLACE, el objetivo principal del proyecto SUSCROM se basa en la necesidad de encontrar esa alternativa que permita reemplazar al cromo duro por otras soluciones más sostenibles. La estrategia del proyecto SUSCROM ha sido concebida a partir de los resultados obtenidos en el proyecto TRUE-REPLACE y combina procesos conocidos de níquel químico y el desarrollo de un proceso de cromado que contenga cromo trivalente. El proyecto propone un enfoque holístico que considera la química de las formulaciones y su monitorización, las condiciones del proceso, los equipos auxiliares necesarios para la regeneración de los electrolitos y la validación de las alternativas en banco de ensayo, todo ello sin descuidar la conectividad de los equipos pensando en un entorno virtual.

El consorcio para llevar a cabo este proyecto está formado por 4 PYMES nacionales y complementarias entre sí: CHEMPLATE, SURTECH, EGILE y ELHCO, donde cada una de ellas pone a disposición sus conocimientos específicos para conseguir los mejores resultados.

Para determinados sistemas aeronáuticos sometidos a esfuerzo, sigue siendo fundamental el uso de aceros de alta resistencia (UHSS). Cuando dichos aceros llevan, además, asociado un rozamiento, el recubrimiento de estas zonas con cromo duro se vuelve indispensable. Actualmente, el cromo duro se realiza electrolíticamente con una disolución que contiene cromo hexavalente, que presenta una alta toxicidad y que está incluido en el Anexo XIV del reglamento REACH. Actualmente no existe una alternativa que pueda reemplazar directamente todas las aplicaciones actuales del cromo duro. La situación se vuelve aún más compleja en el caso del sector aeronáutico donde la aprobación de nuevos tratamientos necesita 3-4 años a partir de la finalización del desarrollo del nuevo tratamiento.

Siguiendo la línea del proyecto TRUE-REPLACE, el objetivo principal del proyecto SUSCROM se basa en la necesidad de encontrar esa alternativa que permita reemplazar al cromo duro por otras soluciones más sostenibles. La estrategia del proyecto SUSCROM ha sido concebida a partir de los resultados obtenidos en el proyecto TRUE-REPLACE y combina procesos conocidos de níquel químico y el desarrollo de un proceso de cromado que contenga cromo trivalente. El proyecto propone un enfoque holístico que considera la química de las formulaciones y su monitorización, las condiciones del proceso, los equipos auxiliares necesarios para la regeneración de los electrolitos y la validación de las alternativas en banco de ensayo, todo ello sin descuidar la conectividad de los equipos pensando en un entorno virtual.

El consorcio para llevar a cabo este proyecto está formado por 4 PYMES nacionales y complementarias entre sí: CHEMPLATE, SURTECH, EGILE y ELHCO, donde cada una de ellas pone a disposición sus conocimientos específicos para conseguir los mejores resultados.

OBJETIVOS DEL PROYECTO

Los objetivos específicos del proyecto SUSCROM son:

  • Obtener recubrimientos con propiedades mecánicas y tribológicas comparables al cromo duro e incluso superiores en cuanto a resistencia a la corrosión y que superen las especificaciones requeridas por EGILE y por clientes del sector aeronáutico de ELHCO, CHEMPLATE y SURTECH. Para ello, se plantean tres objetivos parciales:

    • 1.1. Desarrollar recubrimientos de cromo a partir de electrolitos de Cr (III): i) sin complejante (validado a escala de laboratorio por INEOSURF) y ii) con complejante (comercial, ATOTECH), definiendo las condiciones experimentales óptimas para conseguir recubrimientos con los requerimientos definidos.
    • 1.2. Estudiar el efecto de la aplicación de diferentes tratamientos térmicos sobre recubrimientos de Ni-P monocapa y multicapa (con diferente %P), obtenidos a partir de un electrolito validado en el proyecto TRUE-REPLACE, el cual acabó recientemente, y así mejorar la resistencia a la corrosión de estas capas, manteniendo a su vez sus propiedades mecánicas y tribológicas en los estándares requeridos para una aplicación aeronáutica.
    • 1.3. Investigar en la combinación de los recubrimientos de Cr y Ni-P, estudiando diferentes arquitecturas (número y espesor de multicapas, contenido en P, tratamiento térmico, etc.), buscando un incremento de la resistencia a la corrosión de los recubrimientos y alcanzar los requerimientos mecánicos, tribológicos y protectores definidos.
  • Lograr un nuevo proceso industrial más ecológico y eficiente, capaz de proporcionar excelentes cualidades funcionales a piezas y componentes metálicos con aplicaciones en sectores industriales estratégicos como el aeronáutico. Además, la intención es adelantarse a la normativa REACH (anexo XIV), que fija el Cr(VI) como sustancia altamente contaminante con fecha límite de uso en septiembre de 2024, así como a otras directrices europeas que regulan su uso. Finalmente, se pretende eliminar las emanaciones tóxicas generadas por manipulación del ácido crómico (Cr(VI)) durante todas sus fases desde su producción, eliminando el riesgo para la salud de los operarios en la zona de trabajo.

  • Conocer las características y limitaciones de los electrolitos de Cr(III) y Ni-P, definiendo la ventana de trabajo y los límites de las concentraciones de los componentes más apropiados, que den lugar a recubrimientos con una calidad adecuada, sin causar problemas en la estabilidad y rendimiento de los electrolitos. Además, se busca definir los métodos de análisis de los electrolitos y establecer un protocolo de control y mantenimiento de los mismos, de forma que se pueda estudiar su evolución con el tiempo y la carga aplicada. Asimismo, se contempla analizar la posibilidad de regenerar los electrolitos de Cr (III) a medida que, con el uso, se van generando sustancias indeseadas en el baño.
  • Desarrollar sistemas de monitorización, control y regeneración de los electrolitos de Cr(III) y Ni-P, de forma que se puedan controlar y mantener en condiciones óptimas durante largos tiempos de proceso, incrementando su vida útil, a su vez que manteniendo su rendimiento y disminuyendo el porcentaje de rechazos de los recubrimientos.
  • Escalar los procesos de cromado y niquelado a planta piloto sobre prototipos de diferentes materiales, tamaños y geometrías, monitorizando y controlando los electrolitos de forma continua y remota; y validar los recubrimientos bajo norma y mediante un banco de ensayos diseñado y fabricado para la evaluación en un entorno relevante de los prototipos obtenidos (TRL 6).
  • Divulgar en revistas los resultados de interés científico que se deriven del proyecto.

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