ES2407279T3 - Procedimiento para determinar el efecto satén sobre sustratos metalizados - Google Patents

Abstract

Procedimiento para determinar con un dispositivo que tiene una constante de dispositivo k, el efecto satén desustratos metalizados que comprende las siguientes etapas: i) irradiar una muestra con luz procedente de una fuente de luz, ii) detectar la distribución de la intensidad angular H (i) de la luz retrodispersada, iii) determinar ambos parámetros: - el valor Aq de la distribución de la intensidad angular H (i) en el que el valor Aq representa la varianza delángulo de la luz retrodispersada i multiplicado por la constante del dispositivo k en la que Aq >= k * (i -M)² * H (i); M >= i * H (i) y - la intensidad integrada de la distribución de la intensidad angular. iv) comparar al menos un parámetro a un valor diana.

Description

Procedimiento para determinar el efecto satén sobre sustratos metalizados

Campo de la divulgación

La invención se refiere a un procedimiento para evaluar el efecto satén (términos alternativos utilizados comprenden nivel de brillo o efecto "Satilume") de superficies metálicas, por ejemplo, de superficies de cromo o níquel mediante la medición de la luz dispersada.

En contraste con la presente forma de determinar el efecto satén mediante inspección visual, los resultados del procedimiento con luz dispersada no se ven influidos por el factor humano y, por tanto, son muy fiables y muy reproducibles.

Antecedentes de la invención

El efecto satén de superficie se consigue mediante una co-deposición de partículas o gotas pequeñas durante el procedimiento de galvanización de los respectivos metales, por ejemplo, níquel. Los aditivos utilizados para este procedimiento se adsorben a la superficie del sustrato generando pequeñas cavidades de 0,1-0,2 μm aproximadamente de profundidad y 2-20 μm de diámetro. Esto provoca un reflejo de luz difusa sobre la superficie, por ejemplo, de níquel. Dependiendo de los parámetros del procedimiento de galvanización, el tipo de aditivos y sus concentraciones, se pueden conseguir muchos grados diferentes de efectos satén. Ejemplos de baños de galvanización de metales para producir un efecto satén se describen, por ejemplo, en el documento EP 1.287.184.

Con el fin de conseguir un revestimiento de níquel o de aleación de níquel con un acabado de satén, se propone un baño ácido de galvanización de níquel o de aleación de níquel que contiene un compuesto ácido sulfosuccínico con la fórmula general (I) además de al menos un compuesto de amonio cuaternario, en el que R1, R2 = iones de hidrógeno, iones alcalinos, iones alcalino-térreos, iones de amonio y/o restos hidrocarbonados C1-C18.

Actualmente el efecto satén de superficies metalizadas se determina mediante la inspección óptica por parte de empleados cualificados que comparan visualmente muestras patrón antes de la galvanización con muestras galvanizadas obtenidas de la línea de galvanización. Esto da lugar a resultados con una baja reproducibilidad que están enormemente influenciados por el factor humano.

Existe demanda de un procedimiento para medir de forma fiable el efecto satén (nivel de brillo) de superficies metalizadas que dé lugar al desarrollo de un procedimiento que utiliza luz dispersada de acuerdo con la reivindicación 1.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 muestra un dibujo esquemático de una configuración para medir la distribución de intensidad de la

luz dispersada. La Figura 2 muestra un dibujo esquemático de una distribución de intensidad de luz dispersada. Se muestra una fila de diodos segmentados 1.

La Figura 3 muestra la distribución de intensidad medida de una superficie con un efecto satén débil.

La Figura 4 muestra una parte ampliada de la Figura 3 que ilustra la intensidad integrada.

La Figura 5 muestra la distribución de intensidad medida de una superficie con un efecto satén fuerte.

La Figura 6 muestra una parte ampliada de la Figura 5 que ilustra la intensidad integrada.

La Figura 7 muestra los resultados de galvanización durante el ciclo de producción con respecto a los valores

de Aq y la intensidad integrada.

Descripción detallada de la invención

El procedimiento para describir el efecto satén analizando la luz retrodispersada requiere de una fuente de luz (por ejemplo, LED) para iluminar la superficie investigada.

La luz se enfoca y se dirige perpendicular sobre la superficie a analizar. La luz retrodispersada se recoge y se detecta su distribución de intensidad angular midiendo la intensidad en diversas posiciones/ángulos discretos (ver Figura 1).

Como fuente de luz preferentemente se usa un diodo emisor de luz (LED). Se pueden utilizar LED de un intervalo de longitudes de onda entre 350-800 nm. Por ejemplo, se puede utilizar un LED que emite luz roja en el intervalo de 610-760 nm.

En referencia a las Figuras 1 y 2, como detector de la intensidad se proporciona una fila de diodos que consta de una serie de diodos discretos, por ejemplo, n = 28 (Figura 2). La anchura de la fila de diodos determina la distribución del ángulo máximo de la luz dispersada que se puede detectar, es decir, W = < (máx) -< (min). La luz de la fuente de luz se dirige hacia la muestra, preferentemente utilizando un divisor de haz y opcionalmente una lente (Figura 1 "objetivo de luz dispersada") para enfocar la luz antes de que entre en contacto con la muestra. La luz se dispersa sobre la superficie y se dirige hacia la fila de diodos 1 (Figura 2) para detectar su distribución de intensidades para diferentes ángulos. Preferentemente, se utiliza un divisor de haz para dirigir la luz dispersada hacia la fila de diodos LED para su medición.

La distribución de intensidades contiene la información necesaria para describir el nivel de brillo y la turbidez de la superficie de la muestra. Mientras que el nivel de brillo especifica las propiedades especulares de la superficie de la muestra, la turbidez describe un efecto "lechoso" subyacente. El brillo y la turbidez juntos especifican en efecto satén.

El nivel de brillo se puede especificar mediante el parámetro Aq (mostrado en la Figura 2) que describe la anchura de la distribución de intensidad normalizada de la luz dispersada.

La Figura 2 muestra la fila de diodos que tiene un número n de diodos para detectar la intensidad de la luz dispersada H (<) para un cierto ángulo de dispersión <i (x).

Para calcular el valor Aq se utilizan las siguientes ecuaciones

Ecuación (1) M = L<i * H (<i)

y

Ecuación (2) Aq = k * L (<i - M)² + H (<i)

El parámetro M proporciona la distancia angular del pico máximo de la distribución de intensidad al ángulo de reflexión 0°o, en otras palabras, M es el valor esperado para el ángulo de la luz retrodispersada < con la función de distribución H (<i) (Figura 2). M debe ser cero puesto que en este caso la luz incidente es perpendicular a la superficie de la muestra. Por tanto, la superficie de la muestra y el detector deben estar alineados de forma que M sea (casi) cero. M se obtiene por la suma del producto del ángulo de dispersión <i y la intensidad de dispersión H (<i) (Ecuación (1)). El valor Aq se obtiene mediante la Ecuación (2) (siendo el factor k una constante del dispositivo), la varianza del ángulo de la luz retrodispersada (<i) multiplicada por la constante del dispositivo k. Como se puede observar por la Ecuación 1, el valor Aq representa el momento central de orden dos (es decir, la varianza) del ángulo de la luz retrodispersada <.

Se consigue un valor Aq bajo cuando la mayoría de la luz incidente se dispersa con pequeños ángulos (reflexión directa, Figura 3). Esto significa que un valor Aq bajo representa una reflexión directa elevada (brillo elevado y solo un pequeño efecto satén). Por otra parte, se mide un valor Aq elevado cuando la luz se dispersa en una zona amplia del ángulo de reflexión (brillo bajo, fuerte efecto satén, Figura 5).

En general, se puede suponer que un valor Aq de 10, preferentemente de 20 o superior indica un efecto satén. Un intervalo típico de valores Aq adecuado para producción oscila entre un valor Aq de 20 y 40 como se indica en la Figura 7. Normalmente, se obtiene un efecto satén muy fuerte con un valor Aq de 50-60. Una superficie de tipo espejo, esencialmente con reflexión total, posee un valor Aq de solo 1-4.

La cantidad de luz que se dispersa con ángulos elevados (por ejemplo, entre 10° y 15° y -10° y -15°) provoca un efecto denominado turbidez. Normalmente, la integración a ángulos elevados comprende una integración entre ángulos de preferentemente 10° y 15° y -10° y -15°, alternativamente entre 5° y 15° y -5° y -15°, alternativamente entre 10° y 25° y -10°y -25° o incluso entre 10° y 35° y -10° y -35°. En general, cuanto mayor es el valor del ángulo, menor es la contribución a la intensidad integrada. Al integrar la distribución de intensidad de la luz dispersada a intervalos de ángulos elevados se puede obtener el grado de turbidez que presenta la superficie de la muestra. Cuanto mayor es la intensidad integrada, mayor es el efecto de la turbidez (véanse las Figuras 4 y 6). La Figura 4 muestra el valor integrado de la intensidad para una muestra que posee un efecto satén bajo. Como se puede observar en la gráfica, el área integrada es pequeña en comparación con el área total de la luz retrodispersada. En contraste, la Figura 6 muestra el valor integrado de la intensidad para una muestra que posee un efecto satén fuerte. Como se puede observar en la gráfica, el área integrada es superior en comparación con el área total de la luz retrodispersada que en la Figura 4. El valor de la intensidad integrada, a diferencia del valor Aq, no es un indicador

fiable del efecto satén. Solo en casos especiales la medición de la intensidad integrada por sí sola sirve para determinar el efecto satén de superficies metálicas. En la mayoría de los casos, la intensidad integrada sola en combinación con el valor Aq es un buen medio para determinar el efecto satén de dicha superficie. En general, una primera muestra tiene una menor turbidez que una segunda muestra cuando la intensidad integrada de la primera muestra es inferior que la intensidad integrada de la segunda muestra y cuando los valores Aq de las muestras son del mismo o casi el mismo valor.

La Figura 7 presenta valores para la intensidad integrada, que oscilan entre 0,004 y 0,008 aproximadamente (ordenada de la derecha). Los valores son la intensidad integrada media de los intervalos -10° a -15 ° y de 10° a 15°. Un valor de 0,004 indica que el 0,8% de la superficie de la intensidad de la luz dispersada está dentro de dicho intervalo de ángulo.

Ejemplo 1

Se prepararon muestras de ensayo que tenían una superficie de níquel satinado utilizando un procedimiento de galvanización con efecto satén disponible comercialmente (SATILUME® PLUS AF, Atotech Deutschland GmbH). Los sustratos galvanizados y analizados de acuerdo con la presente invención eran láminas de cobre de 7 cm × 20 cm que se galvanizaron durante 20 minutos en un baño de galvanización a una temperatura de 55 °C y una densidad de corriente catódica de 2,5 A/dm² utilizando el baño de galvanización de níquel de efecto satén mencionado anteriormente.

Las muestras de ensayo se midieron utilizando el siguiente instrumento para medir la distribución de intensidad de la luz dispersada: OS 500 de la empresa OptoSurf (k = 1,17 para la Ecuación 2) descrita en OptoSurf: Oberflächenmessung in der Fertigung 1 de enero 2008, OPTOSURF, COMPANY BROCHURE, ALEMANIA y http://www.Optosurf.com/pdf/Optosurf-Datenblatt.pdf.

Se determinó el valor Aq y el valor de la intensidad integrada para cada muestra, que corresponde a los límites visuales aceptables del efecto satén sobre las muestras galvanizadas de níquel. Los límites se muestran en la Figura 7 (mate límite y brillo límite) y corresponden a valores bien definidos de Aq y de la intensidad integrada. A continuación, se midieron tanto la Aq como las intensidades integradas durante la producción de muestras galvanizadas. Como se puede observar en la Figura 7, los valores de Aq y la intensidad integrada proporcionan una buena herramienta para el control de calidad de las muestras galvanizadas. La adición de aditivos para el baño de galvanización que proporcionan el efecto satén durante la producción puede dar lugar a resultados de galvanización poco satisfactorios con respecto al efecto satén como se muestra en la Figura 7 (puntos de medición indicados "adición de productos químicos"). Al utilizar el procedimiento de medición de acuerdo con la presente invención se puede determinar la mejor cantidad de aditivos a añadir.

Claims (8)

1. REIVINDICACIONES

   1. Procedimiento para determinar con un dispositivo que tiene una constante de dispositivo k, el efecto satén de sustratos metalizados que comprende las siguientes etapas:

   i) irradiar una muestra con luz procedente de una fuente de luz, 5 ii) detectar la distribución de la intensidad angular H (<i) de la luz retrodispersada, iii) determinar ambos parámetros:

   -

   el valor Aq de la distribución de la intensidad angular H (<i) en el que el valor Aq representa la varianza del ángulo de la luz retrodispersada <i multiplicado por la constante del dispositivo k en la que Aq = k * L (<i -M)² * H (<i); M = L<i * H (<i) y

   10 - la intensidad integrada de la distribución de la intensidad angular

   iv) comparar al menos un parámetro a un valor diana.
2. 2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 en el que la longitud de onda de la luz oscila entre 350 nm y 800 nm.
3. 3. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la longitud de onda de la luz 15 oscila entre 610 nm y 760 nm.

4. 4.

   Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la fuente de luz es un LED.

5. 5.

   Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el valor diana se determina a partir de una muestra que tiene un efecto satén predefinido representado por el valor Aq, la intensidad integrada o ambos.

   20 6. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el valor de la intensidad integrada se determina integrando un intervalo de 10° a 15°y -10° a -15°.
6. 7. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el valor Aq diana oscila entre 10 y 60.
7. 8. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el valor Aq diana oscila 25 entre 20 y 40.
8. 9. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la capa metalizada que tiene un efecto satén es de níquel.

   Colimador LED