Bombas para galvanoplastia y acabado de superficies de placas de circuito impreso: guía de selección para la circulación de baños, el trasvase de ácidos y la dosificación de productos químicos

Se calcula que las averías en las bombas representan entre el 15 % y el 20 % del tiempo total de inactividad en la producción del sector de la galvanoplastia y el acabado de superficies de placas de circuito impreso (PCB). La razón es sencilla: una línea de galvanoplastia es uno de los entornos más agresivos desde el punto de vista químico en la industria manufacturera. Una sola línea de PCB de níquel químico/oro por inmersión (ENIG) utiliza aproximadamente seis baños químicos que implican cerca de un centenar de compuestos químicos distintos: ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, permanganato alcalino, cobre reducido con formaldehído, activadores de paladio, sulfamato de níquel a 80 °C y sales de cianuro de oro. Si pasamos de los PCB al acabado de metales en general, la lista se amplía al cromo hexavalente y trivalente, el cianuro de zinc, el cobre complejoado con EDTA y los decapantes cáusticos en caliente. Una bomba que en un catálogo se describe simplemente como «resistente a los productos químicos» no es suficiente; el material en contacto con el líquido debe ser compatible con el baño específico, y el diseño debe eliminar las vías de fuga que convierten un problema químico en un incidente de seguridad y medioambiental.

Llevamos más de una década fabricando bombas de accionamiento magnético y con motor encapsulado para talleres de galvanoplastia, fabricantes de placas de circuito impreso y líneas de acabado de superficies. Esta guía explica cómo seleccionar bombas para las principales estaciones de manejo de fluidos en una línea de galvanoplastia o de PCB —circulación y filtración de baños, transferencia de ácidos y álcalis fuertes, dosificación química de precisión, recirculación de depuradores de humos y tratamiento de aguas residuales—, prestando especial atención a la compatibilidad de los materiales y a los requisitos de ausencia total de fugas que distinguen el servicio de las bombas en líneas de galvanoplastia del servicio industrial general.

1. Las estaciones de bombeo de una línea de galvanoplastia y acabado de superficies de placas de circuito impreso

Una línea de galvanoplastia o de procesos húmedos para placas de circuito impreso (PCB) cuenta con entre seis y diez funciones de bombeo distintas, cada una con diferentes requisitos químicos, de temperatura y de tolerancia a la contaminación. Conocer el panorama completo es un requisito previo para poder especificar adecuadamente las bombas de cada estación:

●   Circulación y filtración del baño de galvanoplastia: recirculación continua del electrolito de galvanoplastia a través de una cámara de filtrado para eliminar las partículas y mantener la uniformidad del baño. Es la función más habitual de las bombas en la línea de producción.

●   Trasvase de ácidos fuertes: traslado de ácido sulfúrico, clorhídrico y fluobórico desde los depósitos de almacenamiento a los tanques de proceso y a las estaciones de micrograbado.

●   Trasvase de álcalis fuertes y oxidantes: limpiador de hidróxido de sodio, desmear con permanganato alcalino y circulación de decapante cáustico.

●   Circulación en los baños de deposición química: los baños de cobre y níquel de deposición química se mantienen a una temperatura de entre 35 y 90 °C; son autocatalíticos y sensibles al sobrecalentamiento local y a la contaminación.

●   Dosificación química de precisión: adición controlada de abrillantadores, aditivos, reguladores de pH y productos de reposición que controlan la calidad del depósito.

●   Suministro de agua de enjuague y agua desionizada: cascadas de enjuague de gran caudal y suministro de agua desionizada entre cada fase del proceso.

●   Recirculación del depurador de humos: circulación del líquido de depuración a través de depuradores húmedos de torre de relleno que capturan la niebla ácida y los humos de cianuro procedentes de la línea.

●   Tratamiento de aguas residuales y efluentes: transferencia de baños usados, enjuague de arrastre y residuos químicos a los sistemas de neutralización, reducción de cromo, destrucción de cianuro y precipitación de metales pesados.

Hay cinco requisitos que se aplican a todos ellos: compatibilidad química con sustancias agresivas y a menudo mezcladas, ausencia total de fugas de fluidos tóxicos y regulados (cianuro, cromo, fluoruro), tolerancia al gas arrastrado y a los sólidos en suspensión, funcionamiento estable en servicio continuo en una producción 24/7, y resistencia a la atmósfera corrosiva de niebla ácida de la propia sala de galvanoplastia. No hay una sola bomba que cubra todas las estaciones; lo que funciona es una gama adaptada a la química.

2. Circulación y filtración del baño de galvanoplastia: la función principal de la bomba

Todos los baños de galvanoplastia y de galvanoplastia sin corriente requieren una circulación continua a través de un filtro para eliminar partículas, lodos de ánodo y la contaminación arrastrada, así como para mantener una concentración de iones metálicos y una temperatura uniformes en todo el tanque. Una circulación deficiente provoca quemaduras en las zonas de alta densidad de corriente, rugosidad, picaduras y falta de uniformidad en el espesor. El circuito de bomba-filtro es el motor de la línea y tiene cuatro presiones de diseño:

●       El material debe ser compatible con la composición química específica del baño. Los baños de cobre ácido y níquel brillante (sulfato/cloruro) son compatibles con el PP y el PVDF; los baños oxidantes (ácido crómico, permanganato para eliminar residuos) requieren un revestimiento de PVDF o PTFE/PFA, ya que atacan al polipropileno; el níquel químico caliente a 80-90 °C requiere una construcción de PVDF o fluoropolímero. Especificar un solo material para las bombas de todo el taller garantiza averías en los baños oxidantes.

●       Manipulación de sólidos y partículas en suspensión. Los circuitos de filtración transportan partículas finas de las bolsas de ánodo, polvo y sólidos precipitados. Las bombas deben soportar entre un 1 % y un 5 % de sólidos en suspensión sin que se produzca erosión en el impulsor. Las bombas de vórtice con turbina regenerativa y los diseños de impulsor abierto gestionan mejor esta situación que las bombas centrífugas de impulsor cerrado con holguras reducidas.

●       Índice de renovación del flujo. La mayoría de los baños de galvanoplastia requieren entre 2 y 10 renovaciones completas del tanque por hora, dependiendo de la densidad de corriente y del objetivo de calidad. Un tanque de galvanoplastia de cobre de 2.000 litros con 6 renovaciones por hora necesita un caudal filtrado continuo de 200 litros por minuto. La bomba y el filtro deben dimensionarse conjuntamente.

●       Construcción sin fugas. Los productos químicos para el baño de galvanoplastia son caros, tóxicos y están sujetos a normativa. Una bomba con sello mecánico que derrame sulfamato de níquel o ácido crómico sobre el suelo de la sala de galvanoplastia supone un incidente de contención y exposición de los trabajadores, no una simple molestia de mantenimiento. El diseño de accionamiento magnético sin sello elimina por completo la posibilidad de fugas en el sello dinámico.

Para la circulación en baños ácidos de cobre, níquel y zinc, nuestra bomba de accionamiento magnético de vórtice MDH de acero inoxidable (cuando el acero inoxidable es compatible) o sus variantes revestidas de PTFE se encargan de la tarea. Para el ácido crómico, la eliminación de residuos con permanganato y otros baños oxidantes, la bomba de accionamiento magnético AMC-F revestida de PTFE proporciona la inercia del fluoropolímero que requieren esos productos químicos. Para obtener más información, consulte nuestra guía de selección de bombas de vórtice industriales y la página de soluciones de bombas resistentes a la corrosión.

3. Transporte de ácidos fuertes y álcalis fuertes: selección de materiales en función de sus propiedades químicas

El trasvase a granel de ácidos y bases concentrados desde los depósitos de almacenamiento a los tanques de proceso es donde los errores en la selección de materiales resultan más costosos. Un material en contacto con el producto inadecuado no falla de forma gradual, sino que falla de manera catastrófica, derramando productos químicos concentrados. Una tabla práctica de compatibilidad para los reactivos habituales en las líneas de galvanoplastia:

Dos conclusiones técnicas. En primer lugar, la construcción con revestimiento de fluoropolímero (PTFE o PFA) es la única opción universal capaz de soportar todos los productos químicos de la lista: si un único modelo de bomba debe cubrir múltiples baños agresivos, la bomba de accionamiento magnético con revestimiento de PTFE es la opción predeterminada más segura. En segundo lugar, los flujos de cianuro y fluoruro exigen una estanqueidad total, no por motivos de coste, sino por razones de seguridad: una fuga de cianuro que entre en contacto con un arrastre ácido libera gas de cianuro de hidrógeno. La arquitectura de accionamiento magnético sin juntas o de motor encapsulado es obligatoria, no opcional, en estos flujos.

Para el bombeo de ácidos mixtos y ácidos oxidantes, la bomba de accionamiento magnético AMC-F con revestimiento de PTFE es nuestra recomendación habitual. Para aplicaciones con sosa cáustica caliente y cianuro en las que el acero inoxidable es compatible, la bomba magnética de vórtice MDW de acero inoxidable 316L constituye una alternativa más económica dentro de su rango de compatibilidad.

4. Circulación en el baño de galvanoplastia sin corriente: control de la temperatura y sensibilidad autocatalítica

Los baños de cobre y níquel sin corriente son los fluidos más sensibles al proceso en una línea de fabricación de placas de circuito impreso o de galvanoplastia. A diferencia de la galvanoplastia electrolítica, la deposición sin corriente es autocatalítica: la composición química del baño depositará metal sobre cualquier superficie catalítica, incluyendo el interior de la bomba y las tuberías si las condiciones lo permiten. Esto plantea tres retos relacionados con la bomba:

●       El sobrecalentamiento local provoca la descomposición del baño. El níquel químico se aplica a una temperatura de entre 80 y 90 °C y se descompone rápidamente si se forman puntos calientes locales. Una bomba que genere calor debido a la fricción de los cojinetes o a la conducción del motor puede provocar la nucleación de la deposición. Las bombas de accionamiento magnético, en las que el motor está aislado térmicamente del extremo en contacto con el líquido, evitan la conducción del calor del motor al baño; una carcasa de contención no metálica reduce aún más la aportación de calor por corrientes parásitas.

●       Deposición de sedimentos en superficies en contacto con el agua. Cualquier superficie metálica catalíticamente activa que esté en contacto con el baño de galvanoplastia sin corriente acumulará metal depositado. Las piezas en contacto con el líquido revestidas de fluoropolímero o de PVDF son no catalíticas y resisten la deposición de metal mucho mejor que los componentes internos de metal desnudo. Esta es una de las razones por las que las bombas revestidas de PTFE son las más utilizadas en la circulación de los baños de galvanoplastia sin corriente.

●       Circulación suave y de bajo cizallamiento. Las turbulencias intensas y la cavitación aceleran la degradación del baño y pueden provocar la deposición de gas en el recubrimiento. Las bombas de vórtice con turbina regenerativa proporcionan un caudal constante y con bajas pulsaciones, lo que resulta más adecuado para la circulación de los baños de galvanoplastia sin corriente que los diseños centrífugos de alto cizallamiento.

Para la circulación de níquel y cobre sin corriente, lo habitual son las bombas de accionamiento magnético revestidas de PTFE o PVDF. Su diseño sin juntas elimina la vía de contaminación que introduce el agua de lavado de las juntas mecánicas, un problema real en los baños donde los trazas de contaminantes desestabilizan la composición química. Para obtener más información sobre la arquitectura, consulte nuestra guía de selección de bombas industriales de accionamiento magnético.

5. Dosificación química de precisión: abrillantadores, aditivos y reponedores

La calidad del recubrimiento en los procesos modernos de galvanoplastia —brillo, ductilidad, capacidad de cobertura y estructura del grano— viene determinada por aditivos orgánicos presentes en concentraciones de un gramo por litro o incluso de un miligramo por litro. La dosificación precisa de estos aditivos es una tarea propia de las bombas de desplazamiento positivo, no de las centrífugas. Tres requisitos de dosificación distintos:

●       Microdosificación de abrillantadores y aditivos. Dosificación con precisión inferior a un litro por minuto y volumen repetible, a menudo controlada mediante contadores de amperohoras o la información de los análisis del baño. Nuestra microbomba de engranajes magnética MDC-M está diseñada para esta aplicación: su arquitectura de engranajes con transmisión magnética garantiza un caudal constante de pequeño volumen sin juntas que puedan provocar fugas del concentrado aditivo.

●       Dosificación de productos de reposición y retoque. Bombeo dosificado de gama media de concentrado de sales metálicas, ácidos o bases para mantener la composición del baño. La bomba de engranajes magnéticos MDC-K cubre este rango de 5 a 50 l/min con una salida de engranajes internos de baja pulsación.

●       Dosificación de ácidos y bases para el control del pH. Adición dosificada continua o controlada por retroalimentación de ácido o álcali para mantener el pH del baño dentro de un intervalo muy estrecho. Las bombas dosificadoras de engranajes o de diafragma con accionamiento magnético y piezas en contacto con el fluido de fluoropolímero son adecuadas para esta aplicación. Para obtener más información sobre el funcionamiento de las bombas de desplazamiento positivo, consulte nuestra guía sobre el principio de funcionamiento y la selección de bombas de desplazamiento positivo, así como la comparación entre bombas de engranajes magnéticos y bombas de vórtice magnéticas.

6. Depuradores de gases y bombas para el tratamiento de aguas residuales

Los sistemas medioambientales que rodean una línea de galvanoplastia transportan algunos de sus fluidos más agresivos y más regulados. Hay dos estaciones que revisten especial importancia:

Recirculación del depurador de humos

Las cubas de galvanoplastia emiten niebla ácida, vapores de ácido crómico y (en las líneas de cianuro) presentan el riesgo de cianuro de hidrógeno. Los depuradores húmedos de torre de relleno capturan estos contaminantes mediante la recirculación de un líquido de depuración alcalino sobre el material de relleno. La bomba de recirculación funciona de forma continua, maneja los contaminantes capturados más los productos químicos de lavado y se encuentra en la atmósfera más cargada de ácido de la planta. Las bombas de accionamiento magnético revestidas de PVDF o PTFE son el estándar; la atmósfera corrosiva del entorno por sí sola descarta los diseños de sellos mecánicos de metal expuesto, que se corroen externamente incluso cuando el fluido bombeado es suave.

Tratamiento de aguas residuales y efluentes

El tratamiento de las aguas residuales de la galvanoplastia incluye la reducción del cromo (de hexavalente a trivalente), la destrucción del cianuro (cloración alcalina), la neutralización y la precipitación de metales pesados. Cada etapa cuenta con bombas dosificadoras (para metabisulfito de sodio, hipoclorito de sodio, cal y floculante polimérico) y bombas de transferencia que mueven los lodos y el efluente tratado. El enjuague de arrastre de las líneas de PCB es especialmente difícil porque el cobre suele estar complejoado con EDTA y se resiste a la precipitación convencional, lo que requiere productos químicos de tratamiento especializados y las bombas dosificadoras adecuadas.

Para la recirculación en los depuradores y el trasvase de efluentes, las bombas de accionamiento magnético revestidas de PTFE y PVDF se encargan del manejo de fluidos corrosivos. Para aplicaciones de servicio continuo de alta pureza, en las que incluso la exposición estática de las juntas tóricas supone un problema, la serie de bombas de vórtice encapsuladas PWH/PWD/PWM ofrece la alternativa del motor encapsulado. La dosificación de productos químicos de tratamiento utiliza la familia de engranajes magnéticos MDC descrita anteriormente.

7. Por qué es imprescindible una arquitectura sin juntas en una línea de galvanoplastia

En lo que respecta a la galvanoplastia y a los procesos húmedos de fabricación de placas de circuito impreso, la bomba de sello mecánico ha quedado prácticamente obsoleta. Hay cinco razones que lo explican:

●       Seguridad de las personas en los flujos de cianuro y fluoruro. Una junta mecánica que gotea una solución de cianuro sobre un suelo contaminado con ácido libera gas de cianuro. Una fuga de fluoruro supone un peligro inmediato de quemaduras e inhalación. El diseño sin juntas elimina la vía de fuga que hace posibles estos incidentes.

●       Contención de productos químicos regulados. Los vertidos de cromo, cianuro y metales pesados están estrictamente regulados en todo el mundo. Una fuga en una junta se considera un vertido ambiental que debe notificarse. Las bombas de accionamiento magnético y de motor encapsulado reducen las emisiones fugitivas prácticamente a cero, lo que simplifica el cumplimiento de la normativa medioambiental.

●       No se produce contaminación por lavado de juntas en los baños sensibles. Los sellos mecánicos suelen necesitar un lavado externo. El agua de lavado arrastra contaminantes al baño, lo que resulta especialmente perjudicial en los procesos de galvanoplastia sin corriente y de alta pureza, donde la más mínima traza de contaminación desestabiliza el baño. Las bombas sin sello no necesitan lavado.

●       Resistencia a la atmósfera corrosiva de la sala de galvanoplastia. El aire ambiente en una sala de galvanoplastia es ácido y ataca al metal expuesto. Las bombas de sello mecánico con ejes, resortes y componentes de sellado expuestos sufren corrosión en su superficie exterior. Los diseños encapsulados de transmisión magnética tienen una superficie de metal expuesta mucho menor.

●       Reducción de los costes del ciclo de vida y del tiempo de inactividad. Dado que las averías de las bombas son responsables del 15-20 % del tiempo de inactividad de las líneas de galvanoplastia, y que los sellos mecánicos constituyen la principal causa de avería, el cambio a bombas de accionamiento magnético reduce de forma apreciable las paradas no programadas. Son habituales los informes de campo que indican una reducción del 70 % en la frecuencia de sustitución de bombas tras pasar a un diseño sin sellos. Para conocer los aspectos económicos del mantenimiento, consulte nuestra guía sobre la vida útil y el mantenimiento de las piezas de las bombas químicas y, para obtener información más amplia sobre ingeniería de prevención de fugas, visite nuestra página de soluciones de bombas a prueba de fugas.

8. Matriz de selección de bombas para líneas de galvanoplastia y de placas de circuito impreso

La tabla siguiente resume nuestras recomendaciones habituales para las principales estaciones de una línea de galvanoplastia o de procesos húmedos de placas de circuito impreso. Se trata de puntos de partida; la composición química específica de los baños, la temperatura y el caudal siempre deben validarse en función de las condiciones reales de funcionamiento:

9. Gama de bombas para galvanoplastia y placas de circuito impreso de Aulank

Llevamos más de 17 años suministrando bombas de accionamiento magnético y con motor encapsulado a talleres de galvanoplastia, fabricantes de placas de circuito impreso y fabricantes de equipos originales (OEM) de acabado de superficies a lo largo de toda la cadena de suministro de la fabricación de productos electrónicos en China, Taiwán, Corea del Sur, la India y el Sudeste Asiático. La gama de productos que solemos recomendar para una línea de galvanoplastia o de procesos húmedos de placas de circuito impreso es la siguiente:

●   Bomba de accionamiento magnético AMC-F con revestimiento de PTFE: la opción universal para ácidos oxidantes, ácidos mixtos, ácido crómico, desmear con permanganato y baños de decapado químico. Piezas en contacto con el líquido totalmente de fluoropolímero, sin fugas.

●   Bomba de accionamiento magnético de vórtice de acero inoxidable MDH y bomba magnética de vórtice de acero inoxidable MDW: fabricadas en acero inoxidable 316L para la circulación y el trasvase de baños dentro de los límites de compatibilidad del acero inoxidable (baños calientes de sosa cáustica, cianuro y sulfato). Alto rendimiento frente a la caída de presión del filtro, bajas pulsaciones.

●   Bomba de engranajes magnética micro-mini MDC-M, bomba de engranajes magnética MDC-K y bomba de engranajes magnética MDC-X: unidades de desplazamiento positivo con accionamiento magnético para la dosificación de abrillantadores, aditivos, reponedores y productos químicos de tratamiento en todo el rango de caudal.

●   Serie de bombas de vórtice con motor encapsulado PWH/PWD/PWM: variante con motor encapsulado para servicio continuo de alta pureza, recirculación en depuradores y aplicaciones de tratamiento de efluentes, en las que no se desea que las juntas tóricas queden expuestas ni siquiera de forma estática. La guía tecnológica de las bombas con motor encapsulado abarca las tres variantes estructurales.

Esto es lo que un cliente de galvanoplastia o de placas de circuito impreso obtiene concretamente de nosotros:

●   Especificaciones de los materiales adaptadas a la composición química del baño: opciones de revestimiento de PVDF, PTFE, PFA y ETFE seleccionadas para cada estación, en lugar de un material único para todas.

●   Cojinetes de carburo de silicio diseñados para soportar sólidos abrasivos: resisten la erosión provocada por las partículas finas del ánodo y las partículas precipitadas en los circuitos de filtración.

●   Tecnología de accionamiento síncrono de imanes permanentes: una de nuestras diez tecnologías clave, que ofrece bajas pulsaciones y una alta eficiencia en las condiciones de carga parcial habituales en los circuitos de galvanoplastia.

●   Estructura exterior resistente a la corrosión —diseñada para el ambiente ácido de la sala de galvanoplastia—, con componentes recubiertos y encapsulados.

●   Control de calidad documentado: certificación ISO 9001 y TÜV CE para bombas de vórtice con accionamiento magnético, registros de pruebas de parámetros individuales y más de 50 patentes que abarcan la estructura de accionamiento síncrono con imanes permanentes y el sistema hidráulico de vórtice blindado.

Si está buscando bombas para una nueva línea de galvanoplastia, una ampliación del proceso húmedo de placas de circuito impreso o una modernización para sustituir bombas con sellado mecánico que presentan fugas, envíenos los requisitos de composición química, temperatura y caudal de cada uno de los baños, y le remitiremos una selección de bombas recomendadas, junto con las especificaciones de los materiales y los presupuestos, en un plazo de dos días laborables.

Consigue una configuración personalizada de tu bomba para galvanoplastia

Tanto si dirige un taller de galvanoplastia para el acabado de metales, una línea de fabricación de placas de circuito impreso, una planta de sustratos para circuitos integrados o si fabrica equipos de acabado de superficies como fabricante de equipos originales (OEM), nuestro equipo de ingeniería puede seleccionar la arquitectura de bomba de accionamiento magnético o de motor encapsulado más adecuada para cada baño, punto de dosificación y estación de tratamiento de su línea.

Habla con nuestro equipo: Contacta con Aulank | WhatsApp: +86 13773157367 | Correo electrónico: info@aulankpump.com

Echa un vistazo a las páginas de productos y soluciones correspondientes:

●   Serie de bombas para productos químicos

●   Serie de bombas de vórtice magnéticas

●   Serie de bombas de desplazamiento positivo

●   Soluciones de bombas resistentes a la corrosión