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Tratamientos superficiales TEMA 12 TECNOLOGÍA DE MATERIALES.

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1 Tratamientos superficiales TEMA 12 TECNOLOGÍA DE MATERIALES

2 12.0 Introducción 12.1 Modificación superficial (sin cambio de composición) 12.2 Modificación superficial (con cambio de composición) 12.3 Recubrimientos superficiales ÍNDICE Tratamientos superficiales

3 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 12.0 Introducción Fricción, desgaste, oxidación, corrosión propiedades superficiales Material convencional Modificación superficial Tratamientos superficiales alteran la superficie de los productos con el fin de mejorar su resistencia al desgaste, oxidación… Tratamientos superficiales

4 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 12.1 Modificación superficial (sin cambio de composición) Temple superficial Fusión y resolidificación Fusión y resolidificación microestructuras muy finas (más duras), formación de fases de no equilibrio e incluso fases vítreas. Por inducción Por láser Por bombardeo Tratamientos superficiales

5 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 12.2 Modificación superficial (con cambio de composición) Al modificar la composición química superficial microestructuras y propiedades muy diferentes a las del material original Los procesos termoquímicos consisten en la introducción por difusión de átomos apropiados (C en el caso de la carburación, N en la nitruración, C y N en la carbonitruración...) Generalmente estos tratamientos se aplican en estado sólido, aunque también sería posible fundir localmente con láser la superficie del producto y añadir al baño los aleantes precisos en forma de polvos Tratamientos superficiales

6 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 12.2 Modificación superficial (con cambio de composición) Tratamientos superficiales

7 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 12.2 Modificación superficial (con cambio de composición) IMPLANTACIÓN IÓNICA Profundidades 1μm apenas se modifican dimensiones ni acabados superficiales N +, N 2+, C +, B +, Ti +, Al + Tratamientos superficiales en frío Bombardeo en frío con iones acelerados mediante diferencia de potencial Proceso muy versátil, aplicable sobre cualquier material

8 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 12.3 Recubrimientos superficiales Función de los recubrimientos Tratamientos superficiales 1.Protección contra la corrosión 2.Mejorar el aspecto (textura) superficial del producto 3.Aumentar la resistencia al desgasto y/o reducir la fricción 4.Aumentar la conductividad o la resistencia eléctrica 5.Reconstruir superficies gastadas

9 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 12.3 Recubrimientos superficiales Recubrimientos por inmersión o por vía electroquímica Tratamientos superficiales ELECTRODEPOSICIÓN O RECUBRIMIENTO ELECTROQUÍMICO El volumen de metal depositado es directamente proporcional a la intensidad de corriente circulante y al tiempo Me Me + + e ­ Me + + e ­ Me Metales más comunes: Zn (sobre acero: galvanizado), Ni, Cr, Cu, Sn (sobre acero: hojalata) Au, Ag y Pt

10 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 12.3 Recubrimientos superficiales Recubrimientos por inmersión o por vía electroquímica Tratamientos superficiales ANODIZADO Proceso electrolítico de protección ambiental de las aleaciones de Al y Mg, que consiste en la formación de un óxido protector, que aísla al producto del medio ambiente y de este modo dificulta la corrosión posterior del mismo En este caso la pieza a recubrir constituye el ánodo de la celda (Me Me + + e ­ ) Los cationes metálicos forman el correspondiente óxido en presencia de un medio oxidante

11 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 12.3 Recubrimientos superficiales Recubrimientos por inmersión o por vía electroquímica Tratamientos superficiales INMERSIÓN EN CALIENTE Se sumerge la pieza en un baño fundido de un segundo metal. Al extraer la pieza, el segundo metal solidifica sobre la superficie del primero. El tiempo de inmersión controla el espesor de la capa (40μm

12 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 12.3 Recubrimientos superficiales Recubrimientos por inmersión o por vía electroquímica Tratamientos superficiales

13 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 12.3 Recubrimientos superficiales Recubrimientos por inmersión o por vía electroquímica Tratamientos superficiales ESMALTADOS Recubrimientos cerámicos vítreos (porcelanas) que se aplican sobre productos metálicos y cerámicos (sanitarios...) con el propósito de mejorar su apariencia y durabilidad. Las piezas, una vez recubiertas deben ser secadas y sinterizadas

14 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 12.3 Recubrimientos superficiales Procesos de deposición en fase vapor Tratamientos superficiales DEPOSICIÓN FÍSICA DE VAPOR (PVD) 1.Generación de vapor 2. Transporte del vapor hasta el sustrato (pieza a cubrir) 3. Condensación del vapor sobre la superficie del sustrato (normalmente dentro de una cámara donde se ha realizado el vacío)

15 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 12.3 Recubrimientos superficiales Procesos de deposición en fase vapor Tratamientos superficiales Gran variedad de recubrimientos y sustratos (metales, vidrio, plásticos, cerámicas) Efecto Joule Velocidades de deposición del orden de unas pocas μm por minuto Deposición Física de Vapor (PVD)

16 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 12.3 Recubrimientos superficiales Procesos de deposición en fase vapor Tratamientos superficiales Recubrimientos de compuestos (Al 2 O 3, TiC, Si 3 N 4 ) DEPOSICIÓN QUÍMICA DE VAPOR (CVD) Surgen como consecuencia de la reacción química entre dos gases a alta temperatura TiCl 4 + CH 4 (1000ºC) TiC + 4 HCl 3 SiF NH 3 (1000ºC) Si 3 N HF Ni(CO) 4 (200ºC) Ni + 4CO

17 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 12.3 Recubrimientos superficiales Procesos de deposición en fase vapor Tratamientos superficiales DEPOSICIÓN QUÍMICA DE VAPOR (CVD) Altas temperaturas Fuertes adherencias Velocidades de deposición del orden de entre 0,1 y 1 μm por minuto

18 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 12.3 Recubrimientos superficiales Proyección térmica Tratamientos superficiales Proyección térmica Utilizan una fuente de calor (combustión de un gas, arco eléctrico, plasma...) para fundir el material del revestimiento que se aporta en forma de alambre o de polvo muy fino y las gotas fundidas se proyectan a gran velocidad contra la superficie a recubrir con la ayuda de un gas (normalmente aire)

19 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 12.3 Recubrimientos superficiales Proyección térmica Tratamientos superficiales Las gotas chocan violentamente contra la superficie fría, solidifican rapidísimamente en contacto con ella, consiguiendo una buena adherencia Método muy versátil ya que es posible proyectar cualquier material incluidos refractarios. La adherencia lograda aumentará al hacerlo tanto la temperatura como la velocidad de las partículas en el momento del impacto

20 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 12.3 Recubrimientos superficiales Proyección térmica Tratamientos superficiales Oxidación de las partículas durante el vuelo en contacto con el aire que las rodea el uso de gas inerte limita este problema El inevitable atrape de aire se incorpora al recubrimiento porosidad

21 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 12.3 Recubrimientos superficiales Proyección térmica Tratamientos superficiales Recubrimientos gruesos Deposición de recargues (no es estrictamente un método de recubrimiento por proyección térmica) Técnicas de soldeo


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