La corrosión por contacto y su efecto en la electrónica de consumo

El auge de la electrónica de consumo ha traído consigo problemas con el acabado superficial de las conexiones. Todos hemos experimentado cómo, con el paso del tiempo, los cables que utilizamos para cargar los móviles o conectar los auriculares dejan de funcionar.

Aunque hay gente que cree que esto se debe a la "obsolescencia programada", eso no es ni mucho menos cierto.

En realidad, la causa de las conexiones que fallan se debe a dos procesos diferentes:

  • Desgaste por el uso
  • Contacto con la corrosión

El desgaste puede limitarse utilizando revestimientos metálicos más duros para que los conectores duren más.

Sin embargo, la corrosión por contacto es más difícil de controlar. En general, esta corrosión se limita utilizando acabados superficiales con metales nobles como el oro. Estos acabados superficiales, en teoría, no deberían oxidarse fácilmente. Sin embargo, en la práctica, estos acabados superficiales acaban mostrando corrosión con el paso del tiempo.

¿Por qué ocurre esto? A continuación explicamos el motivo.

¿Qué es la corrosión por contacto?

Para entender por qué las conexiones acaban presentando corrosión, debemos saber qué es la corrosión por contacto.

La corrosión por contacto, también conocida como corrosión galvánica, es un proceso electroquímico que se produce cuando 2 metales diferentes están en contacto entre sí y con un electrolito.

Estas condiciones hacen que uno de los dos metales, el más reactivo o "menos noble", se consuma produciendo una capa de óxido.

¿Por qué se produce la corrosión por contacto?

Todos los metales tienen lo que se conoce como potencial de electrodo normal o potencial de reducción normal. Este potencial determina la cantidad de tensión necesaria para oxidar o reducir un metal y se mide con respecto a un potencial de referencia conocido. Normalmente frente a SHE.

Debido a este potencial, cuando se conectan 2 metales diferentes y en presencia de un electrolito, lo que tenemos es, esencialmente, una pila cortocircuitada. Así, a medida que esta batería se descarga, el metal más reactivo se corroe hasta que la diferencia de potencial es 0.

¿Es peligrosa la corrosión por contacto?

Imagen de Thester11, CC BY-SA 3.0

Si la corrosión por contacto no se aborda durante la fase de diseño, puede provocar el fallo de la estructura o del dispositivo electrónico.

En el caso de las estructuras metálicas, la corrosión por contacto no gestionada puede provocar el fallo de la estructura. Es decir, la estructura metálica podría colapsar. Esto ocurre porque la resistencia mecánica de los metales y los óxidos metálicos es considerablemente diferente. Por lo tanto, la corrosión de contacto debe gestionarse para evitar resultados catastróficos.

En el caso de los dispositivos electrónicos, la corrosión de los contactos puede provocar cortocircuitos y una menor conductividad de los contactos eléctricos. Así que, finalmente, el dispositivo deja de funcionar. Un ejemplo sería la corrosión de los contactos observada en algunos cables cargadores Lightning, donde la corrosión de los contactos provoca un error en la detección de la conexión del cable y una carga más lenta de la batería.

¿Por qué hay corrosión por contacto en la electrónica de consumo?

Como hemos explicado anteriormente, la corrosión por contacto se produce cuando dos metales diferentes se conectan entre sí y en presencia de un electrolito.

En el caso de la electrónica de consumo, la corrosión por contacto se produce por dos razones:

  • El acabado de la superficie de oro es poroso, lo que significa que tanto el metal base como el acabado de oro están expuestos
  • Manejamos los dispositivos electrónicos con nuestras propias manos. Esto expone los dispositivos a nuestro sudor, que contiene sales y actúa como electrolito.

Además, a medida que el dispositivo se desgasta por el uso, queda expuesto más metal base, lo que acelera la corrosión.

¿Cómo evitar la corrosión por contacto?

MetalÍndice anódico, V
Oro0
Platino0
Plata0.15
Níquel0.3
Cobre0.35
Tabla 1. Índices anódicos para metales comunes en electroquímica y PCB

Para evitar la corrosión por contacto, lo mejor es utilizar un solo metal o aislarlos eléctricamente. Por ejemplo, con una capa de pintura.

Sin embargo, dependiendo de la aplicación esto puede no ser posible. En estos casos se utiliza el índice anódico.

El índice anódico es una medida de la diferencia de potencial electroquímico entre un metal y el oro en condiciones de corrosión por contacto.

Con este índice se puede minimizar la corrosión por contacto. De hecho, se recomienda que:

  • Para entornos hostiles, como las aplicaciones en exteriores, la diferencia de potencial no debe superar los 0,15 V.
  • En entornos normales, como la electrónica de consumo, la diferencia de potencial no debe superar los 0,25 V.
  • Para entornos controlados, como aplicaciones de interior con temperatura y humedad controladas, la diferencia de potencial no debe superar los 0,5 V.

Una de las soluciones para mejorar la corrosión de los contactos en la electrónica de consumo es introducir una gruesa capa intermedia de platino. Con ellas, la diferencia de potencial entre el acabado de oro y la base de platino se reduce a 0 V. Sin embargo, esta solución no es viable desde el punto de vista económico, ya que el platino como recurso escaso y caro.

Acabado metálico endurecido de Macias Sensors para evitar la corrosión por contacto

En Macias Sensors hemos desarrollado un acabado superficial que nos permite utilizar las placas de circuito impreso para realizar mediciones electroquímicas sin experimentar corrosión.

Esto es posible porque nuestro proceso es capaz de cubrir completamente el electrodo expuesto, evitando que el metal base quede expuesto al electrolito y se oxide. Por lo tanto, nuestro acabado superficial es una solución ideal para la corrosión por contacto en la electrónica de consumo.

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