Cromado duro propiedades y espesores

El cromado duro es un recubrimiento electrolítico de cromo hexavalente que se caracteriza por su elevada dureza superficial, que puede alcanzar los 1000 HV, y espesores comprendidos habitualmente entre 10 µm y 500 µm por cara. Se aplica sobre metales base mediante un baño de ácido crómico a 60 °C y se emplea principalmente para mejorar la resistencia al desgaste, restaurar dimensiones y reducir la fricción en componentes industriales.

Proceso de fabricación

El cromado duro hexavalente sigue una secuencia de electrodeposición en la que la pieza actúa como cátodo y un ánodo de plomo-estaño o titanio platinizado suministra el cromo. La capa se construye por reducción de iones de cromo hexavalente (Cr⁶⁺) presentes en un electrolito de trióxido de cromo y ácido sulfúrico como catalizador. Las etapas típicas son:

Preparación superficial: desengrase alcalino, decapado con ácido clorhídrico, sulfúrico o fluorhídrico según el sustrato, y limpieza electrolítica anódica.
Activación electroquímica en baño ácido (mismo electrolito o tanque separado) para eliminar óxidos y asegurar adhesión.
Calentamiento de la pieza hasta la temperatura del baño sin corriente aplicada.
Electrodeposición con corriente continua: la velocidad de depósito media es de 25 µm/h (0,001 in/h). El tiempo se ajusta al espesor objetivo.
Enjuague para retirar restos de electrolito.
Mecanizado posterior (rectificado o lapeado) cuando se requieren tolerancias dimensionales estrictas, ya que la superficie recién depositada presenta cierta rugosidad.

Parámetros operativos

Los parámetros del baño de cromado duro hexavalente se mantienen en rangos moderados de temperatura y densidad de corriente para garantizar un depósito uniforme y duro. A continuación se resumen los valores típicos y, en una segunda tabla, los baños de activación según el material base.

Parámetro	Rango típico
Temperatura del baño	50 – 65 °C (122 – 149 °F)
Densidad de corriente catódica	30 – 60 A/dm² (195 – 390 A/ft²)
Relación CrO₃:H₂SO₄ en peso	75:1 a 250:1
Velocidad de depósito	≈ 25 µm/h (0,001 in/h) a corriente nominal
pH del electrolito	< 1 (fuertemente ácido)

Material base	Solución de activación recomendada
Acero al carbono y baja aleación	Ácido sulfúrico diluido (5 – 10% vol.) o activación anódica en baño de cromado
Acero inoxidable	Ácido clorhídrico 10 – 20% vol. + activación inversa en baño de cromado
Fundición	Ácido sulfúrico 5 – 10% vol. con grabado anódico
Aleaciones de níquel (Nimonic, Inconel)	Cloruro férrico o ácido fluorhídrico diluido + activación anódica
Cobre y aleaciones de cobre	Ácido sulfúrico 5 – 10% vol., electrocleaning anódico breve

Propiedades del recubrimiento

El cromado duro alcanza una dureza superficial de 800 – 1000 HV, equivalente a 65 – 70 HRC y aproximadamente 700 – 750 HB. Los valores exactos dependen de la densidad de corriente y la temperatura del baño. La capa presenta un coeficiente de fricción muy bajo (0,10 – 0,15 contra acero lubricado) y una excelente resistencia al desgaste por deslizamiento.

Propiedad	Valor típico
Dureza Vickers (HV)	800 – 1000
Dureza Rockwell C (HRC)	65 – 70
Dureza Brinell (HB)	≈ 700 – 750
Espesor de capa (normal)	10 – 250 µm (0,0004 – 0,010 in)
Espesor máximo (casos especiales)	hasta 500 µm (0,020 in) por cara
Resistencia a la corrosión	Buena en ambientes atmosféricos y ácidos oxidantes (capa pasivada)
Rugosidad superficial post-depósito	Ra 0,5 – 2,0 µm (20 – 80 µin) antes de rectificado
Coeficiente de fricción (lubricado)	0,10 – 0,15
Temperatura máxima de servicio	≈ 400 °C (752 °F), por encima se reduce la dureza

Espesores típicos y tolerancias

En cromado duro se especifica el espesor por cara. Las tolerancias dimensionales finales se obtienen mediante rectificado posterior, con una precisión típica de ±5 µm (±0,0002 in). La tabla siguiente recoge espesores habituales según la función del recubrimiento.

Aplicación	Espesor por cara (µm)	Espesor por cara (in)
Antidesgaste ligero (pistones, vástagos)	10 – 50	0,0004 – 0,002
Uso industrial general (cilindros hidráulicos)	25 – 125	0,001 – 0,005
Recuperación dimensional	125 – 400	0,005 – 0,016
Grandes espesores (ejes de molinos, compresores)	250 – 500	0,010 – 0,020
Tolerancia tras rectificado	±5	±0,0002

Materiales aplicables

El cromado duro puede depositarse sobre la mayoría de metales ferrosos y no ferrosos, siempre que la superficie pueda ser activada eléctricamente. Los más comunes son:

Aceros al carbono y de baja aleación (tratados térmicamente o no).
Aceros inoxidables (series 300 y 400, con activación especial).
Fundiciones grises y nodulares.
Aleaciones de níquel base (Inconel, Nimonic, Monel).
Cobre y latón (con preparación cuidadosa para evitar ataque químico).
Titanio (requiere capa base previa o activación anódica fuerte).

No se recomienda sobre aluminio ni sobre aleaciones ligeras sin una capa intermedia, debido a la débil adherencia directa.

Aplicaciones

El cromado duro se aplica en sectores que demandan gran resistencia al desgaste y baja fricción. Algunos ejemplos representativos son:

Componentes hidráulicos: vástagos de pistón, cilindros, válvulas.
Maquinaria pesada: ejes, camisas, cojinetes, rodillos de laminación.
Motores diésel y equipos marinos: camisas de cilindro, segmentos de pistón, cigüeñales.
Moldes de inyección de plásticos: cavidades y machos donde se requiere antiadherencia y resistencia a la abrasión.
Herramientas de corte y conformado: calibres, machos de roscar, matrices (donde no se supere la temperatura límite).
Recuperación dimensional: restauración de piezas desgastadas a su cota original.

Ventajas y limitaciones

Ventajas

Dureza excepcional (800 – 1000 HV) que confiere alta resistencia al desgaste.
Coeficiente de fricción reducido, adecuado para pares deslizantes lubricados.
Buena resistencia a la corrosión atmosférica y en muchos ambientes químicos.
Posibilidad de espesores controlados desde unos pocos micrómetros hasta 500 µm.
Proceso industrial maduro, normalizado (AMS 2460, AMS 2406) y ampliamente disponible.

Limitaciones

El proceso utiliza cromo hexavalente, compuesto carcinógeno y de manejo estrictamente controlado.
Mala penetración (bajo poder de cubrición); los recovecos tienden a recibir menos espesor que las aristas.
Se requiere rectificado o lapeado posterior para obtener tolerancias finas y baja rugosidad.
La eficiencia catódica es baja (15-25 %), lo que alarga los tiempos de proceso.
La capa es frágil y no tolera impactos repetidos; el agrietamiento superficial (microgrietas) es inherente y deseable para retención de lubricante, pero puede iniciar fatiga.
No apto para temperaturas superiores a 400 °C de forma continua, pues la dureza decae significativamente.

Guía de selección

Se recomienda elegir cromado duro cuando:

Se necesita una dureza superficial ≥ 800 HV con espesores controlables entre 50 y 300 µm.
La pieza trabaja en deslizamiento con lubricación y la fricción debe minimizarse.
Se desea restaurar cotas en componentes metálicos desgastados, sin aporte excesivo de peso.
El entorno de trabajo no contiene ácido clorhídrico concentrado ni temperaturas sostenidas > 400 °C.

Considere alternativas como el niquelado químico de alto fósforo cuando se requiera espesor uniforme en geometrías complejas sin rectificado, o la nitruración cuando se busque endurecimiento sin aumento dimensional apreciable. Para ambientes con elevada corrosión y carga abrasiva, puede optarse por recubrimientos de carburo de tungsteno aplicados por HVOF.

Preguntas frecuentes (FAQ)

¿Cuál es la dureza típica del cromado duro?

El cromado duro presenta una dureza Vickers de 800 a 1000 HV, equivalente a 65-70 HRC, medida directamente sobre la capa sin tratamiento térmico posterior.

¿Qué espesor máximo se puede aplicar en cromado duro?

En aplicaciones industriales se alcanzan espesores de hasta 500 µm por cara (0,020 in), aunque lo habitual para trabajos de reconstrucción es 200-400 µm por cara.

¿Qué diferencia hay entre cromado duro y cromado decorativo?

El cromado duro se deposita con espesores superiores a 10 µm y el objetivo es funcional (dureza, desgaste), mientras que el decorativo usa capas muy finas (< 1 µm) sobre un colchón de níquel para brillo y protección contra la corrosión.

¿Sobre qué materiales se puede aplicar el cromado duro?

Se puede aplicar sobre aceros al carbono, aceros inoxidables, fundiciones, aleaciones de níquel, cobre y latón, siempre que se realice una activación electroquímica apropiada antes del baño.

¿El cromado duro requiere maquinado posterior?

Sí, en la mayoría de los casos se rectifica o lapa hasta alcanzar la tolerancia final de ±5 µm (0,0002 in) y una rugosidad Ra inferior a 0,2 µm (8 µin).

¿Cuál es la temperatura máxima de operación del cromado duro?

La dureza se mantiene estable hasta aproximadamente 400 °C (752 °F); por encima de esta temperatura, la capa pierde dureza de manera progresiva por transformación microestructural.

Fuentes consultadas

engineeringtoolbox.com: https://www.engineeringtoolbox.com/bhn-brinell-hardness-number-d_1365.html
efunda.com: https://www.efunda.com/forum/show_message.cfm?start=1&thread=17314&id=17316
manufacturingguide.com: https://www.manufacturingguide.com/en/hexavalent-hard-chromium