Ventajas e inconvenientes del microelectroconformado

El microelectroconformado es un proceso de mecanizado basado en el principio de la deposición catódica electroquímica. Consiste en reducir y depositar continuamente cationes metálicos sobre un molde catódico para formar una pieza electroconformada, como se muestra en la figura 1.1. En este proceso, el material metálico electroconformado sirve de ánodo, el molde conductor actúa de cátodo y se utiliza una solución salina del material metálico electroconformado como electrolito. El metal del ánodo pierde electrones y genera iones metálicos que se depositan continuamente en el cátodo. Cuando la capa metálica depositada alcanza el grosor deseado, se desconecta la fuente de alimentación y la capa depositada se separa del molde, dando como resultado una pieza electroformada con una forma opuesta a la del molde.

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El microelectroconformado presenta las siguientes ventajas.

1. Replicación exacta y precisa de contornos complejos y detalles finos, con gran exactitud de replicación y repetibilidad.
2. Las piezas electroformadas obtenidas tienen una precisión dimensional muy alta, con una rugosidad superficial de hasta Ra 0,1μm, y consistencia entre las piezas electroformadas producidas a partir del mismo molde.
3. Amplia aplicabilidad, ya que el tamaño de las piezas electroformadas puede variar dentro de un amplio rango. Puede convertir contornos internos de precisión difíciles de mecanizar en contornos externos fácilmente mecanizables, por lo que es adecuado para la fabricación de piezas de contorno interno de precisión y complejas.
4. Dentro de un determinado rango, las propiedades mecánicas y físicas del metal depositado pueden ajustarse cambiando las condiciones de electroconformado y la formulación del electrolito. También puede unir materiales difíciles de soldar mediante el método de electroconformado.
5. La inversión en equipos es relativamente pequeña, y el coste es bajo. La tolerancia de mecanizado es pequeña, y el material de desecho puede reutilizarse como material de ánodo. Los moldes y las soluciones de electroconformado también pueden reutilizarse.

Sin embargo, el microelectroconformado también tiene algunas limitaciones e inconvenientes.

1. Baja velocidad de electroconformado, lo que se traduce en largos tiempos de procesamiento. Por ejemplo, para obtener una capa depositada de 1 mm de grosor, las piezas de formas sencillas pueden requerir varias horas, mientras que las piezas complejas pueden requerir decenas de horas.
2. La calidad de la capa depositada es inestable y propensa a defectos como nódulos, agujeros de alfiler, granos gruesos y tensiones excesivas, lo que provoca una disminución de las propiedades físicas y mecánicas de la capa depositada y un posible rechazo de la pieza. Una tensión interna excesiva también puede provocar deformaciones y grietas en la capa depositada.
3. La velocidad de deposición del metal suele ser proporcional a la densidad de corriente en la superficie del cátodo. En el caso de superficies de molde complejas, la distribución desigual del campo eléctrico puede dar lugar a una escasa uniformidad de la capa depositada, lo que afecta al rendimiento de la pieza. Además, esta falta de uniformidad tiende a empeorar con tiempos de deposición más largos, creando un círculo vicioso y reduciendo significativamente la densidad de corriente de deposición media y la tasa de deposición.
4. La limitada gama de materiales de electroconformado puede no satisfacer todas las necesidades prácticas.

La tecnología de microelectroconformado sirve de apoyo crucial a técnicas de microfabricación como LIGA, LIGA-Like y EFAB. Tiene amplias aplicaciones en las industrias aeroespacial, de maquinaria de precisión, electrónica del automóvil, biomédica y de defensa. Algunos ejemplos son los micromoldes para biosensores, las microturbinas, los microorificios de alta relación de aspecto y los microflujómetros.