Cleaning Before PVD & DLC Coating

La limpieza de las piezas de trabajo antes del recubrimiento al vacío determina directamente la adhesión del recubrimiento, la uniformidad de la película y la calidad general de los productos terminados. Incluso residuos mínimos de aceite, polvo o capas de óxido pueden causar defectos en el recubrimiento.

El equipo de I+D de GTK se ha dedicado a la investigación profunda de este proceso crítico previo al recubrimiento, asegurando un portafolio de patentes. Hasta la fecha, más de 300 empresas de recubrimiento al vacío han adoptado nuestra serie de máquinas de limpieza ultrasónica para componentes de recubrimiento, cubriendo una amplia gama de piezas industriales, incluyendo componentes electrónicos, dispositivos ópticos, hardware de precisión y módulos semiconductores.

Desde el diseño personalizado y la fabricación de precisión, hasta la puesta en marcha en el sitio y la formación de operadores tras la entrega, y extendiéndose al mantenimiento a largo plazo postventa, ofrecemos un servicio integral y sin fisuras que se basa en la confianza del cliente.

¿Qué son los tratamientos de recubrimiento PVD?

El recubrimiento PVD (depósito físico de vapor) es un proceso para aplicar una película delgada y duradera en superficies como metal, plástico o vidrio. Tiene lugar dentro de una cámara de vacío: un material sólido se vaporiza (usando calor, plasma o sputtering) en átomos o moléculas. Este vapor luego se condensa en la superficie de un sustrato, formando una capa delgada que es resistente, resistente a los arañazos y que a menudo proporciona un acabado atractivo y elegante para mejorar propiedades superficiales como dureza, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión, conductividad eléctrica, propiedades ópticas o estética.

¿Cuáles son los principales métodos de procesamiento PVD utilizados en aplicaciones industriales?

El recubrimiento PVD se divide principalmente en tres categorías: recubrimiento por evaporación al vacío, recubrimiento por sputtering y recubrimiento por plating iónico.

• Deposición por evaporación al vacío

La evaporación al vacío es una de las técnicas PVD más antiguas y sencillas. A través de la evaporación térmica, donde el metal se vaporiza en la superficie mediante calentamiento directo, luego los átomos o moléculas vaporizados se condensan en la superficie del sustrato, formando una película delgada.

• Deposición por sputtering 

La deposición por sputtering es el método PVD industrial más utilizado, valorado por su versatilidad y la calidad superior de la película. La técnica implica que un gas ionizado (generalmente argón) bombardee un material objetivo, eyectando átomos o moléculas que luego se depositan en la superficie del sustrato para formar un recubrimiento altamente homogéneo, denso y adherente.

• Recubrimiento por Iones 

El recubrimiento por iones combina evaporación en vacío y sputtering, mediante los cuales el material se deposita por bombardeo de iones, mejorando la adhesión y la densidad. Se utiliza ampliamente para recubrimientos de alto rendimiento que requieren una adhesión y densidad superiores.

¿Por qué es necesario limpiar las piezas antes del recubrimiento PVD?

• La tecnología de recubrimiento PVD se aplica ampliamente en diversos sectores industriales, abarcando recubrimientos decorativos, funcionales y ópticos.
• Los diferentes materiales de las piezas y la adopción de diversas tecnologías de procesamiento resultan en propiedades superficiales variadas.
• Además, las piezas vienen en formas diversas, y algunas tienen numerosos orificios profundos complejos y orificios ciegos en sus superficies internas. Estos diferentes tipos de piezas deben someterse a un proceso de pretratamiento respetuoso con el medio ambiente para garantizar que todos los orificios, canales estrechos y superficies internas se mantengan limpios.
• Solo cuando las piezas alcanzan un cierto nivel de limpieza se puede garantizar el éxito del recubrimiento PVD.
• Si las piezas no se limpian adecuadamente durante el pretratamiento previo al recubrimiento, la producción en masa conducirá a fallos en el recubrimiento y piezas desechadas, causando un alto riesgo económico y posibles pérdidas financieras.

Para garantizar una adhesión efectiva y un desarrollo adecuado de las propiedades del recubrimiento, es crucial comenzar con una superficie perfectamente limpia.

Las piezas generales incluyen diversos metales (como varios tipos de acero, latón electrochapado, fundiciones, etc.) y múltiples moldes de inyección.

Los contaminantes comunes en las piezas que requieren limpieza incluyen:

• Aceites y grasas residuales del proceso de fabricación o películas anticorrosivas
• Diversos residuos de fabricación, como pulimentos y abrasivos
• Residuos y sustancias generadas durante procedimientos de procesamiento posteriores, como ácido crómico de electroplateado o manchas de agua dura de los procesos de enjuague
• Contaminantes introducidos durante el manejo, transporte y almacenamiento, como huellas dactilares, películas de óxido o polvo

Seis factores o parámetros que influyen en la tecnología y el proceso de limpieza:

1. Detergentes de limpieza adecuados y efectivos: generalmente se utilizan agentes alcalinos o neutros; para piezas sensibles a la oxidación, incorporar una cierta proporción de inhibidor de óxido a base de agua que no afecte la adhesión superficial.

• Enfoque de limpieza: La limpieza ultrasónica de la superficie de la pieza de trabajo se logra mediante el efecto de cavitación del ultrasonido. Al mismo tiempo, la agitación vertical de arriba hacia abajo de los componentes genera fricción con el agua, mejorando aún más la eficiencia de limpieza;

• Sistema de filtración: El tanque de desengrasado ultrasónico está equipado con un sistema de filtración por circulación, que comprende un tanque de reserva, una bomba de agua y un filtro. Principio de funcionamiento: El líquido en el tanque de reserva es bombeado por la bomba de agua, filtrado para eliminar impurezas particuladas, y luego reinyectado en el tanque de desengrasado ultrasónico, mejorando el rendimiento de limpieza del tanque y prolongando la vida útil del líquido de limpieza;

• Temperatura de limpieza adecuada (para mantener la actividad del detergente de limpieza, la temperatura de operación recomendada es de 45-65 °C; la temperatura del agua de enjuague recomendada es de aproximadamente 30-40 °C);

• Tiempo de ciclo de limpieza: Dependiendo de los diferentes tipos de proceso y contaminantes, y asegurando la calidad de la limpieza, el tiempo para cada tanque de limpieza se ajusta en consecuencia, generalmente 5-6 minutos;

• Pureza de la calidad del agua: La efectividad de la limpieza depende de la calidad del agua de limpieza. En general, una conductividad del agua de limpieza de 0.05-0.15 μS/cm asegura que no queden manchas de agua en la superficie de las piezas metálicas; Para limpiar vidrio óptico: se requiere una conductividad por debajo de 0.06 μS/cm. Por lo tanto, es preferible usar exclusivamente agua DI en todo el sistema de limpieza.

La limpieza previa a la recubrimiento es un proceso de múltiples etapas, que implica pasos alternos de limpieza y enjuague, además de al menos un procedimiento de secado. La tecnología y secuencia del proceso aplicable dependen en gran medida del material del sustrato, la forma y dimensiones de la pieza, y el tipo y grado de contaminación.

La configuración de la línea de producción de limpieza de recubrimientos se personaliza según las piezas de trabajo específicas:

Tanque 1: Generalmente se adopta un sistema de rociado, adecuado para piezas de trabajo con contaminantes pesados en la superficie. Los contaminantes pesados se eliminan mediante rociado con solución impregnada de detergente de limpieza. Para piezas con contaminación relativamente ligera, también se puede seleccionar un sistema de limpieza ultrasónica para el tanque.

Tanque 2: Normalmente se utiliza un sistema de limpieza ultrasónica. Después de la eliminación preliminar de grandes impurezas particuladas y contaminantes pesados mediante limpieza por rociado en el Tanque 1, el Tanque 2 continúa con la limpieza ultrasónica para eliminar aún más los contaminantes de la pieza y mejorar la eficacia de la limpieza.

Tanque 3: Por lo general, se realiza un enjuague para eliminar residuos de detergente de limpieza y contaminantes de la superficie de la pieza.

Tanque 4: La limpieza ultrasónica de precisión con detergente adicional se realiza para eliminar aún más las manchas residuales en la superficie de la pieza de trabajo.

Tanque 5: Enjuague con burbujas de agua DI (se generan burbujas de aire y se agitan en el fondo del agua utilizando aire comprimido limpio) – sin añadir detergente de limpieza.

Tanque 6: Enjuague ultrasónico con agua DI – sin añadir detergente de limpieza.

Tanque 7: Enjuague con burbujas de agua DI (se generan burbujas de aire y se agitan en el fondo del agua utilizando aire comprimido limpio) – sin añadir detergente de limpieza.

Después de tres etapas consecutivas de enjuague en los Tanques 5, 6 y 7, las piezas de trabajo quedan completamente limpias. Este enjuague en tres etapas también se conoce como enjuague por rebose, que funciona de la siguiente manera: una vez que comienza el proceso de limpieza, se suministra agua limpia continuamente al Tanque 7. El agua del Tanque 7 rebosa en el Tanque 6, el agua del Tanque 6 rebosa en el Tanque 5 y, finalmente, el agua del Tanque 5 se descarga como rebose. Este sistema de rebose evita la contaminación secundaria causada por el “rebote de concentración de contaminantes” en los enjuagues tradicionales por inmersión, además de ahorrar agua y reducir los costos de agua.

Tanque 8: Secado con cuchilla de aire – elimina las gotas de agua residual adheridas a la superficie de la pieza de trabajo. Esto también ahorra energía y mejora la eficiencia del proceso de secado con aire caliente posterior.

Tanque 9: Secado con aire caliente o secado al vacío – las piezas de trabajo ordinarias solo requieren secado con aire caliente. Para recubrimientos en piezas con orificios profundos, orificios ciegos, diámetros de orificios estrechos o canales internos complejos, es necesaria la tecnología de secado al vacío. Para acelerar la eficiencia general de limpieza, se puede añadir un tanque de secado adicional (un solo tanque de secado requiere un ciclo de secado de 8-10 minutos; añadir un tanque adicional reduce el tiempo de ciclo a 5-6 minutos para cumplir con los requisitos de producción).

Nota: Cada tanque de agua que contiene detergente de limpieza está equipado con un sistema de circulación para filtrar los residuos flotantes. Esto prolonga la vida útil del líquido de limpieza y reduce los costos de agua y detergente de limpieza.

¿Por qué es esencial el agua DI?

Se recomienda utilizar agua DI para todo el proceso de limpieza. Los iones presentes en el agua del grifo pueden reaccionar químicamente con los detergentes de limpieza, reduciendo su actividad, acortando su vida útil y comprometiendo el rendimiento de limpieza, lo que en última instancia aumenta los costos de limpieza. Por esta razón, todos los sistemas de limpieza previa a la capa están equipados con equipos de agua DI.

Este equipo de agua DI también puede ser utilizado para aplicaciones de agua de enfriamiento en el proceso de recubrimiento. Si se usa agua del grifo como agua de enfriamiento, es probable que se acumulen depósitos de sarro en las tuberías, lo que perjudica la eficiencia de enfriamiento y aumenta el consumo de energía del sistema de enfriamiento. El agua DI ofrece una solución sencilla a estos problemas comunes, convirtiéndolo en un equipo indispensable en la industria del recubrimiento.

Características y ventajas de los limpiadores ultrasónicos para piezas con recubrimiento PVD previo

• El proceso de limpieza comprende varias estaciones: hidrojete Limpieza por pulverización, limpieza ultrasónica, enjuague con agua pura, secado con aire comprimido, secado con aire caliente o secado al vacío, asegurando la limpieza de las piezas después de la limpieza;
• Equipado con un sistema de agua ultrapura, garantiza un rendimiento de limpieza óptimo tanto para la limpieza ultrasónica como para el enjuague.
• Adopta diseños como enjuague en contracorriente y filtración por circulación de agua para minimizar el consumo de agua pura y detergentes de limpieza;
• Adopta sistemas de control PLC de Siemens o Mitsubishi y componentes eléctricos de baja tensión de Schneider, etc., para garantizar la fiabilidad del funcionamiento del equipo;
• Incorpora una interfaz humano-máquina (HMI) con pantalla táctil a color SIEMENS o MITSUBISHI para garantizar una operación sencilla y fiable.
• Pantalla táctil a color de marca Siemens o Mitsubishi, fácil de operar
• Una vez que los parámetros de tiempo de limpieza, temperatura y potencia ultrasónica se optimizan para obtener el mejor rendimiento de limpieza, la constancia de estos parámetros asegura resultados de limpieza consistentemente óptimos sin ajustes adicionales.

•  Asistencia en planificación de distribución personalizada de la máquina basada en el diseño del taller del cliente;
• El sistema está equipado con funciones completas de alarma y protección, capaz de diagnosticar automáticamente fallos comunes para facilitar el mantenimiento.

El diseño del proceso de limpieza puede adaptarse específicamente a las dimensiones de su producto y a los requisitos de capacidad de producción. Si tiene alguna necesidad detallada especial, por favor contáctenos y le proporcionaremos un plan de diseño personalizado sin coste alguno.

El cliente en Pune, India, que compró esta máquina de limpieza, compartió los siguientes comentarios:

“Los ingenieros de GTK nos brindaron muchas sugerencias útiles desde el principio. Incorporamos estas ideas y perfeccionamos el proceso según nuestras propias necesidades. Después de varias discusiones productivas entre nuestros equipos, el equipo final que entregaron cumplió perfectamente con nuestros requisitos de limpieza. Nos ayudó a alcanzar los estándares exactos necesarios para nuestras piezas sin requerir una inversión excesiva en la fábrica. ¡Muchas gracias!”

Comentarios de fabricantes italianos de sanitarios:

“Hemos estado colaborando con GTKCLEAN durante varios años, y sus limpiadores ultrasónicos de pre-revestimiento son extremadamente estables y fiables. Desde la instalación del equipo, cualquier problema se ha resuelto rápidamente, lo que ha abordado completamente todas nuestras preocupaciones. Las máquinas son muy duraderas y ofrecen un rendimiento de limpieza constante. Continuaremos eligiendo sus productos.”