Recubrimientos No-Metálicos Inorgánicos

Presentación del tema: "Recubrimientos No-Metálicos Inorgánicos"— Transcripción de la presentación:

1 Recubrimientos No-Metálicos Inorgánicos
*Este material se utiliza exclusivamente en docencia.

2 Los recubrimientos no metálicos inorgánicos son aquellos constituidos de compuestos inorgánicos que son depositados directamente en la superficie metálica o formados sobre esa superficie. Entre los revestimientos inorgánicos depositados sobre esa superficie metálica y más usados en la protección contra la corrosión se pueden citar: esmaltes, vidrios, porcelanas, cementos, óxidos, carbonatos, nitratos, boratos y silicatos. Los revestimientos formados directamente en la superficie metálica son obtenidos por reacciones químicas entre el material de esa superficie y el medio adecuado. Una vez formados los productos resultantes de esas reacciones protegen al material metálico contra la posterior acción corrosiva. Como ejemplo, se pueden citar: Solución de ácido sulfúrico – ataca al plomo formando sulfato de plomo, que por ser insoluble, protege al metal contra la acción posterior del ácido sulfúrico; El magnesio – atacado por soluciones de ácido fluorhídrico formando fluoruro de magnesio, insoluble, que pasa a proteger al metal. Entre los procesos usados para la obtención de revestimientos inorgánicos, obtenidos por reacción entre el sustrato y el medio, están: Anodización, Cromado, Fosfatación.

3 Anodización El aluminio presenta una gran resistencia a la corrosión atmosférica debido a un capa de óxido que recubre el metal y se forma tan pronto como el mismo es expuesto al aire. Esa capa de óxido, entre otras características, presenta una gran adherencia y una alta resistividad eléctrica, siendo por tanto protectora. El espesor de la capa es función del tiempo de exposición: A fin de obtener una protección más duradera, se procura obtener una capa de óxido, con espesores mayores que el natural, utilizándose oxidación por métodos químicos o métodos electrolíticos.

4 Como ejemplos de métodos químicos se muestran los de la Tabla siguiente.
Después de la anodización, como la película de óxido es porosa, se realiza el “sealing”, a fin de cerrar los poros de la película de óxido tornándola más resistente a la corrosión atmosférica y a los agentes químicos, como por ejemplo, la niebla salina. La operación de sealing se realiza: calentando las piezas anodizadas en agua en ebullición o vapor de agua bajo presión, o en soluciones acuosas calentadas de dicromato de potasio, durante cerca de 30 minutos.

5 Cromado El cromado es un proceso de revestimiento obtenido y producido en soluciones conteniendo cromatos o ácido crómico. Ese revestimiento puede ser realizado sobre el metal o sobre capas de óxido o de fosfatos. En el primer caso (sobre el metal), el objetivo es aumentar la resistencia a la corrosión como en el acero galvanizado, para evitar la corrosión u oxidación blanca o mejorar la adherencia de pinturas sobre materiales metálicos, como aluminio y magnesio o sus aleaciones. En el segundo caso (sobre las capas de óxido), es utilizado como cierre de poros suplementando la protección dada por las capas de óxido o fosfatos obtenidos respectivamente por anodización o fosfatación. Se acostumbra adicionar a la solución de cromado, activadores como sulfato, nitrato, clorato, fluorato, fosfato o acetato. Ellos aceleran el ataque del metal, y el hidrógeno resultante reduce parte del ion cromato, dando hidróxido de cromo y cromato básico de cromo: Con la elevación del pH, se tiene:

6 Fosfatación La fosfatación permite la aplicación de una película de fosfato sobre varios materiales metálicos como hierro, zinc, aluminio, cadmio y magnesio. Este tipo de revestimiento tiene especial importancia porque depende, no de sus propiedades intrínsecas, pero si de sus efectos secundarios. El recubrimiento fosfático no tiene, aisladamente, efectos marcantes para combatir la corrosión. Su gran valor o gran importancia, se basa en la exaltación de otros medios, bastante conocidos, de protección.

7 Cuando un material es sumergido en un baño fosfatizante, se tendrá un ataque ácido a un metal base, debido a la presencia de iones OH-. El proceso de fosfatización se inicia con la reacción de corrosión: reacción anódica: reacción catódica: Por ejemplo, para el caso del ácido fosfórico (actúa como agente corrosivo) se tendrá: Se tienen los equilibrios: Si se parte de un fosfato primario metálico y ácido fosfórico libre, se tendrá la siguiente reacción:

8 Para el caso de acero como metal base, se tiene:
En el caso particular de fosfatizar superficies ferrosas con un baño de zinc, se tiene: La pasivación es un tratamiento posterior a la fosfatización, necesario para obtener la apariencia deseada, resistencia a la corrosión u otras propiedades.

9 Efecto de la Temperatura y del Tiempo
Agentes Aceleradores Efecto de la corriente eléctrica, Adición de aceleradores, Adición de sales de metales más nobles que el hierro. Son clásicas las presencias de Cu+2 y Ni+2 en ciertos baños de fosfatización. En el caso de la adición de aceleradores, estas sustancias podrán ser oxidantes, reductoras y orgánicas. Efecto de la Temperatura y del Tiempo Influencia de la temperatura de fosfatización en el valor protector de la película de fosfato.

10 Clasificación de los Procesos de Fosfatizado
Los procesos de fosfatización se pueden clasificar según los siguientes aspectos: Composición del baño – fosfatos de hierro, manganeso, zinc, zinc-calcio; Temperatura – fosfatización en caliente (encima de 80°C), templada (entre 50°C y 80°C) y a frío (por debajo de 50°C), Tiempo – fosfatización normal (encima de 30 minutos), acelerada (por debajo de 30 minutos) y rápida (por debajo de 5 minutos); Modo de aplicación – inmersión y por chorro a presión. Fosfatización de Metales No Ferrosos Con la utilización cada vez mayor de metales no ferrosos, principalmente zinc, aluminio, sus aleaciones y aleaciones de magnesio, se desarrollaron procesos de fosfatizado para promover una mayor adherencia de las pinturas a las superficies de estos metales. Los procedimientos típicos incluyen las etapas de: Desengrasado alcalino, Enjuague, Decapado ácido, Activación, Fosfatizado, Pasivación

11 Bibliografía Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de Materiales, William F. Smith, Mc Graw Hill, Tercera Edición (2000). Ciencia de Materiales para Ingenieros, Shakelford, Pentice Hall (1992). Materials Science and Engineering. An Introduction, W.D. Callister, John Wiley & Son, Inc. (2004). Bralla, J., “Manual de Diseño de Productos para Manufactura”, Mac Graw Hill, México, 1993. Kalpakjian, S., Schmid, S., “Manufactura, Ingeniería y Tecnología”, Ed. Prentice Hall, México, 2002. Schey, J., “Procesos de Manufactura”, Mac Graw Hill, Mexico, 2001. Kozlov, Y., “Ciencia de los Materiales”, Ed. Mir