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Recubrimientos metálicos

6.3 RECUBRIMIENTOS METALICOS.

Uno de los procedimientos más empleados contra la oxidación y la

corrosión es el recubrir la superficie que se desea proteger con una capa o

película de metal auto protector lo más compacta y adherente posible.

La elección del metal empleado en el recubrimiento se hace de

acuerdo con el metal que se ha de proteger, el tipo de elemento y el

espesor que se proyecta dar a la capa protectora.

Cualquiera que sea el recubrimiento, debe desengrasarse

previamente la pieza con un disolvente apropiado. Después se elimina el

orín y cascarilla de la superficie del metal sometiéndolo a un decapado.


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Preparación de superficies

6.3.1 PREPARACION DE LAS SUPERFICIES.

Previamente a todo tratamiento es imprescindible proceder a lo que

se denomina preparación de la superficie, que tiene como fin eliminar toda

presencia física o química sobre la superficie a tratar:

a. PULIDO.

Este pulido puede ser: desbastado o esmerilado y pulido. Es

importante y en muchos casos decisivo no considerar suficientementeacabadas las superficies procedentes directamente del torno o de la

rectificadora y es necesario prever otro tratamiento final para alcanzar una

finura, y de ser posible llegar a una rugosidad no superior a un micrón.


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Preparación de superficies

b. DECAPADO.

Con el fin de eliminar los productos de transformación de superficies

(óxidos, cascarilla, etc.), se suele realizar el decapado mediante ácidos

más o menos diluidos (principalmente clorhídrico y sulfúrico, y menosfrecuentemente nítrico, fluorhídrico o fosfórico) llevando algún producto

orgánico que actúa como inhibidor del ataque del metal base cuando la

suciedad haya sido separada ya de su superficie.

C. DESENGRASE.

Se aplica con el fin de eliminar aceite o grasa de las superficies, sea

como consecuencia de algún tratamiento térmico o mecánico, sea como

consecuencia del pulido o decapado o como consecuencia de la

manipulación por parte de los operarios


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6.3.2 RECUBRIMIENTOS METALICOS POR ELECTROLISIS.

Si en un baño electrolítico se introducen dos láminas de metal, una

conectada al polo positivo y la otra al polo negativo de una batería, la

lámina conectada al polo positivo (ánodo) tendrá carga eléctrica positiva yla conectada al polo negativo (cátodo) tendrá carga negativa.

Al atravesar la corriente este baño, este se descompone dando lugar a la

formación de iones positivos y negativos. Los iones negativos son atraídos

por la lámina positiva (ánodo), pues de este modo se neutralizará sucarga. Lo mismo sucede con los iones positivos, que son atraídos por la

lámina negativa (cátodo).

El principio fundamental de la electrólisis es la conocida Ley de Faraday.


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Los métodos para cambiar la estructura de los depósitos son:

1. Alterando las condiciones del proceso:

a. DENSIDAD DE CORRIENTE. Dentro de ciertos límites, un aumento dedensidad de corriente lleva consigo la disminución del tamaño de los

cristales, obteniéndose recubrimientos de grano fino.

b. GRADO DE AGITACION. La agitación favorece la difusión de los iones

metálicos, dando lugar a depósitos uniformes.

c. TEMPERATURA. Un aumento de la temperatura del electrólito setraduce en una más fácil difusión y esto permite la utilización de

densidades de corrientes mayores. Temperaturas muy elevadas aumentan

el tamaño de los cristales.


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II. Alterando la composición del baño:

a. CONCENTRACION DE IONES METALICOS. En general, la solucióndebe poseer pocos iones a depositar y muchas moléculas no disociadas

dispuestas a disociarse rápidamente. Cuanto más pequeña sea laconcentración de los iones metálicos, dentro de ciertos límites

naturalmente, tanto más fino y uniforme será el grano del depósito.

b. CONCENTRACION DE IONES HIDROGENO (PH). El electrólito debe

contener suficientes iones H+

para evitar la formación de hidratos y salesbásicas poco solubles (que darían lugar a depósitos esponjosos) .

c. CONCENTRACION DE AGENTES DE ADICION. Los agentes deadición añadidos al baño en cantidades pequeñas, son capaces de

modificar la textura cristalina del depósito, dejándolo más fina y regular.


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6.3.3 RECUBRIMIENTOS METALICOS POR INMERSION.

Consiste en sumergir las piezas que se desea proteger, durante

breve tiempo, en un baño de metal protector fundido. A la salida del baño

se somete a la pieza a una especie de enjuagado que disminuye yuniformiza el espesor de la capa del metal adherido.

Los recubrimientos de este tipo más utilizados son el galvanizado y el

estañado.


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GALVANIZADO

Es el recubrimiento del hierro y el acero con el Zinc, por inmersión en un

baño de Zinc fundido, a una temperatura aproximada de 450o

. El hierro escatódico respecto al Zinc; por lo tanto, quedará protegido aunque se

produzca un poro o fisura en la capa protectora, pero a costa del Zinc.

El galvanizado es el resultado de un proceso físico-químico que consigueuna verdadera unión entre el hierro base y el Zinc, consiguiendo de este

modo que el material ferroso adquiera unas propiedades superficiales

equivalentes a las del Zinc, lo que implica una mejor resistencia a

determinados medios corrosivos con las características del material base.


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El proceso completo de galvanización comprende las siguientes fases:

1. Preparación de la superficie.

2. Galvanización propiamente dicha.

3. Acabado superficial.

El galvanizado presenta una serie de ventajas que no es posible encontrar

en otros tipos de recubrimientos: Bajo costo contra vida útil, bajo nivel de

corrosión, recubrimiento adherido metalúrgicamente al acero, fácil de

inspeccionar, gran resistencia a daños mecánicos.


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El zinc por sí mismo tiene una buena resistencia a la corrosión a través de

la formación de películas superficiales protectoras de óxidos y carbonatos.

La película de zinc que se forma sobre el acero lo protege de dos

maneras: protección de barrera y protección galvánica.

En la primera, se forma una barrera física entre el acero del substrato y el

medio ambiente. La protección galvánica permite que productos de acero

puedan permanecer sin corrosión durante décadas.

Esto se explica porque en presencia de humedad el zinc actúa como

ánodo de sacrificio y evita que el acero se oxide.


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stañado

6.3.3.2 ESTAÑADOEs el recubrimiento del hierro y el acero con el Estaño, por inmersión en

un baño de Estaño fundido. El hierro es anódico respecto al estaño; por lo

tanto, el recubrimiento debe ser completo para que la protección sea la

adecuada, en este caso no se admiten ni poros o fisuras en la capa

protectora.

Existen varios procedimientos de aplicación, proceso acido y proceso

alcalino o básico, este último a su vez presenta dos opciones, líneas

halógenas horizontales y líneas alcalinas verticales. Las mas comunes son

las que utilizan el proceso acido. Los electrolitos son su parte más

delicada.

Las láminas de acero recubiertas se denominan hojalata y se utilizan

para la fabricación de botes para conservas, jugos y colas.


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6.3.4. RECUBRIMIENTOS APLICADOS POR METALIZACION.

La metalización consiste en la proyección de partículas en estado

plástico o fundido, sobre una pieza, por medio de una pistola metalizadora.

Las aplicaciones de la metalización son las siguientes:

1. Recargues de ejes o piezas desgastadas.

2. Reparación de defectos en piezas fundidas.

3. Protección de piezas contra el desgaste con la aportación de metales

duros.

4. Protección de piezas contra la corrosión atmosférica o de los ácidos.

5. Mejora del acabado de piezas por aplicación de níquel, cromo, etc.


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6.3.4.1 OPERACIONES PREPARATORIAS.

Antes de proyectar un metal sobre una superficie debe someterse ésta a

una preparación previa, para obtener una buena adhesión del metal

proyectado sobre el metal base. Esta preparación depende de:

1. Del espesor del recargue que se desea obtener.

2. De la naturaleza del metal proyectado.

3. De la forma de la pieza.

4. De la adhesión que se desea.

5. Del precio de costo que se ha fijado como límite.


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Las preparaciones más utilizadas son:

a. PREPARACION POR CHORRO DE ARENA.

El chorro de arena proyectado por aire comprimido se emplea paralimpiar la superficie de la pieza y para la creación de rugosidades que

favorecen la adherencia del metal proyectado.

b. PREPARACION MECANICA.

La preparación de las piezas en máquinas herramientas tiene como

finalidad rebajar las dimensiones de la pieza para dejar espesor suficiente

para el depósito de metalizado y dar a la superficie una preparación

especial que aumente la adherencia del metalizado sobre la pieza.


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La preparación especial mecánica más empleada para mejorar la

adherencia es el fileteado en el torno. Para mejorar sus condiciones de

adherencia los fileteados tanto triángulares como los fileteados de sección

cuadrada suelen moletearse, teniendo el cuidado de no aplastar

demasiado los filetes.

Figura 6.4. Fileteado triangular: A. Herramienta utilizada para mecanizar;

B. Sección fileteada; C. Fileteado después de ser moleteado


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c. PREPARACION ELECTRICA.

La preparación eléctrica consiste en soldar sobre las superficies del

metal base pequeñas aportaciones, de naturaleza esponjosa, de un metal

poco oxidable, como níquel o acero al molibdeno. El aparato utilizado es

similar a uno de soldadura eléctrica, es decir, es un transformador que

reduce la tensión de la red de 7 a 12 voltios, obteniéndose descargas de

intensidad de 400 a 500 A.

El portaelectrodo lleva una boquilla para salida de aire que pulverizala pequeña porción de electrodo que se funde al saltar el arco entre él y el

metal base. Así se consigue que el metal soldado resulte esponjoso, lo

que favorece mucho la adherencia del metal aportado posteriormente al

metalizar.


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d. PREPARACION POR PREMETALIZACION.

Si los recargues que se han de efectuar son de espesores inferiores a

1 mm, se obtiene una adherencia suficiente para la mayoria de los

trabajos, metalizando la pieza con molibdeno después de la preparación

del chorro de arena.

El molibdeno se proyecta con la pistola de metalizar, como cualquier

otro metal. Las capas empleadas normalmente son de 0.02 a 0.03 mm de

espesor, lo que supone un consumo de 3 a 5 gr. por cm

2

.

Es muy corriente realizar metalizados totalmente con molibdeno,

hasta espesores de 0.2 mm. El molibdeno no se adhiere bien sobre

metales cuprosos o aleaciones que contengan más del 20 % de cromo.


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6.3.4.2 METALIZACION PROPIAMENTE DICHA.Para realizar la metalización es necesario colocar las piezas en un

soporte adecuado, y disponer de una pistola metalizadora.

Una pistola metalizadora de tipo oxiacetilénica está compuesta de unsoplete, éste es similar en su funcionamiento al de soldadura autógena, y

tiene por objeto fundir el alambre de metal (1.5 a 3 mm) que se va a

proyectar.

La pistola tiene una boquilla de aire comprimido, utilizada parapulverizar el metal fundido por el soplete y proyectarlo sobre la pieza; un

mecanismo de avance del alambre del metal que se proyecta y, por fin,

está provista la pistola metalizadora de válvulas de regulación del paso del

aire comprimido, del oxígeno, del acetileno y de la velocidad de avance del

alambre


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6.3.5 CEMENTACION.

Consiste en alear la capa superficial del metal base con otro más noble y

resistente a la corrosión. Los procedimientos más empleados son:

6.3.5.1 SHERARDIZACION. La operación consiste en calentar los objetos,una vez limpios y empaquetados con polvo de Zinc y naftaleno, a unos 360oC. El naftaleno tiene por objeto proteger los granos de Zinc de la oxidación.

Al final de la operación y luego de varias horas se forma una película de Zinc

puro sobre una capa de una aleación hierro-zinc.

El recubrimiento es anódico respecto al acero, aunque de menos

potencial que si el recubrimiento fuese de zinc puro; pero la protección se

mantiene aunque se produzcan grietas o poros


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6.3.5.2 CROMIZACION. Se aplica sobre aceros de menos de 0.15 % decarbono, y tiene como fin producir sobre las piezas una capa que contiene

del 10 al 20 % de cromo, es decir, una composición parecida al acero

inoxidable, por difusión de cromo a través de la superficie del acero.

La operación se realiza empaquetando las piezas de acero con una

mezcla de cromo y alúmina (Al2O3) finamente pulverizados, en la relación

66/34, y calentando el conjunto a unos 1.350oC durante tres o cuatro

horas, en una atmósfera de hidrógeno para que no se oxide el cromo. La

alúmina tiene por objeto evitar la formación de conglomerados de cromo.

Se emplea la cromización principalmente para proteger los ejes de las

turbinas contra la corrosión y erosión, y para la protección contra el ácido

nítrico.


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6.3.5.3 CALORIZACION (ALUMINACION).

La calorización se realiza en un horno giratorio, en el que se calientan

a unos 850oC las piezas, una vez limpias y empaquetadas con una mezcla

del 49 % de polvo de aluminio, 49 % de alúmina y 2 % de cloruro amónico.

Al cabo de una hora, aproximadamente, se habrá formado una capa de

aleación hierro-aluminio, que contiene aproximadamente un 25 % de

aluminio, y sobre ella una capa protectora de alúmina.

Las piezas calorizadas son muy resistentes a la corrosión producidapor gases sulfurosos a alta temperatura, y por eso se emplea este método

para la protección de crisoles para sales fundidas en los tratamientos

térmicos, cajas de carburación, cubiertas de pirómetros, etc.


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6.3.5.4 SILICACION.

Consiste en la formación, en la superficie del acero, de una capa de

aleación hierro-silicio, que contiene hasta un 20 % de Silicio, que es el

porcentaje de algunas fundiciones especiales muy resistentes a lacorrosión por los ácidos fuertes. Se opera calentando de 900o a 1000oC

el acero una vez limpio, empaquetado con una mezcla de carburo de

silicio y ferro silicio.

Los aceros siliciados resisten bien no sólo a la corrosión, sino tambiéna la erosión y por esto se aplican a la protección de los ejes de bombas

de agua de los automóviles.


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6.3.6 CHAPADO.

Los productos chapados se presentan sobre todo bajo la forma de

chapas constituidas por un alma de metal base, recubierta sobre una de

sus caras ( o sobre las dos) de una aleación protectora.

La fabricación se efectúa en el curso de una laminación en caliente, las

dos placas metálicas superpuestas se laminan en caliente, lo que permite

una excelente adherencia, de forma que las operaciones de conformado

posteriores no provocan ningún despegue.

La unión entre las dos chapas con el metal base es una soldadura sin

pasar por el estado líquido, asegurada por la difusión térmica de los

elementos de una y otra parte del plano de unión. Así se obtiene el

plaqueado de aceros inoxidables y de numerosos metales no férricos

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