Materiales de acabado

El acabado se realiza para conseguir la característica deseada del acabado superficial de una pieza fabricada. Los acabados superficiales más comunes abordan las características estéticas, pero también pretenden alterar las propiedades de adhesión, soldadura, resistencia, dureza, conductividad eléctrica o incluso control de la fricción.

Se puede aplicar un amplio espectro de materiales de acabado a los distintos procesos de acabado, como el anodizado, el revestimiento por inmersión, la galvanoplastia, el electropulido, el galvanizado, el revestimiento en polvo y la pulverización.

El anodizado tiene como objetivo aumentar el grosor de las capas naturales de óxido en la superficie de las piezas metálicas. La pasivación electrolítica es el proceso utilizado en el anodizado, cuyo objetivo es conseguir el conjunto de propiedades deseadas, como la resistencia a la corrosión y al desgaste, la mejora de la adherencia para la pintura y el pegamento, y los efectos estéticos.

El anodizado es especialmente beneficioso para conseguir una capa mucho más fina que la pintura o el polvo. También es duradero, duro, resistente a la abrasión, duradero, asequible, respetuoso con el medio ambiente y un excelente aislante eléctrico. Asimismo, el anodizado elimina la descamación y el desconchado, al tiempo que ofrece una excelente protección contra la corrosión y resistencia a la pérdida de color.

Los principales materiales utilizados en el anodizado son: el ácido crómico, el ácido sulfúrico y el anodizado duro.

El proceso de anodización basado en el ácido crómico se conoce también como anodización de tipo I. También es el proceso de anodización más antiguo que utiliza ácido crómico. El ácido crómico produce películas opacas finas, de 0,5 μm a 18 μm, que son blandas, dúctiles y, hasta cierto punto, autorreparables. Son más difíciles de teñir y pueden aplicarse como pretratamiento antes de pintar.

El proceso de anodización a base de ácido sulfúrico es la solución más utilizada, conocida como anodización de tipo II. Con el ácido sulfúrico se suelen conseguir revestimientos de un grosor moderado de 18 μm a 25 μm.

El proceso de anodización basado en el aumento del espesor se conoce como anodización Tipo III. El anodizado duro suele aplicarse a piezas industriales de gran desgaste destinadas a ser utilizadas en aplicaciones agresivas o altamente corrosivas. Puede realizarse con un grosor de entre 25 μm y 150 μm. El grosor del anodizado aumenta la resistencia al desgaste, la resistencia a la corrosión, la capacidad de retener lubricantes y revestimientos de PTFE, y el aislamiento eléctrico y térmico.

El revestimiento por inmersión es la inmersión, o inmersión, mediante la cual se recubre un sustrato con un polvo sumergiéndolo en una solución de material de revestimiento a una velocidad constante. Este proceso industrial es adecuado para la fabricación de productos de gran volumen, como los tejidos recubiertos o los profilácticos y los recubrimientos especializados en el ámbito biomédico. En la investigación académica se utilizan numerosos procesos de investigación química y de ingeniería de nanomateriales para estudiar el uso del recubrimiento por inmersión para crear revestimientos de película fina. Con la técnica de Dip Coating es posible conseguir una película uniforme y de alta calidad incluso sobre formas voluminosas y complejas.

Los principales materiales utilizados en el Dip Coating son la pintura similar al caucho y el revestimiento de silicona.

La pintura similar al caucho es una pintura a base de agua que tiene un aglutinante de látex.

Las películas de revestimiento de silicona pueden aplicarse a sustratos con base de sílice, como el vidrio, para formar un revestimiento hidrofóbico unido covalentemente. Muchos tejidos pueden recubrirse o impregnarse de silicona para formar un compuesto resistente e impermeable, como el silnylon.

Galvanoplastia: adoptada por una gran variedad de industrias, se trata de un proceso de acabado que recubre objetos metálicos con una fina capa de un metal diferente para conseguir la propiedad deseada de la que carece la pieza original. El proceso se denomina electrodeposición. El objetivo de la galvanoplastia es modificar las propiedades de la superficie de un objeto, como la resistencia a la abrasión, el desgaste o la corrosión, la lubricidad o las cualidades estéticas. Además, la galvanoplastia se realiza a veces para aumentar el grosor de las piezas de menor tamaño o para dar forma a los objetos mediante electroformación.

Los principales materiales utilizados en la galvanoplastia son el cadmio, el cromo, el cobre, el oro, el cromo duro, el níquel, el rodio, la plata, el estaño, el estaño-plomo, el zinc y el zinc-hierro.

La galvanoplastia de cadmio proporciona un revestimiento metálico robusto y versátil. El cadmio es un metal blanco blando que se corroe antes que el material del sustrato cuando se aplica sobre acero, hierro fundido, hierro maleable, cobre y metal en polvo. El cadmiado también ofrece una superficie de unión excepcional para los adhesivos, por lo que es ideal para su uso en la fabricación de aviones y en entornos de agua salada.

La galvanoplastia de cromo distribuye una fina capa de cromo sobre un objeto metálico con fines decorativos o para conseguir resistencia a la corrosión, facilitar la limpieza o aumentar las propiedades de dureza de la superficie.

El cobreado utiliza la electrólisis para depositar una fina capa metálica sólida de cobre en la superficie de un objeto.

El chapado en oro distribuye una fina capa de oro sobre la superficie de otro metal, casi siempre cobre o plata (para hacer plata dorada), mediante chapado químico o electroquímico.

El cromado duro, también conocido como cromo industrial o cromo de ingeniería, se realiza para reducir la fricción y mejorar la durabilidad mediante la tolerancia a la abrasión y la resistencia al desgaste en general. Además, se compromete a minimizar el gripado o agarrotamiento de las piezas, ampliando la inercia química a un conjunto más amplio de condiciones (especialmente la resistencia a la oxidación), y el material a granel para que las piezas desgastadas recuperen sus dimensiones originales.

El niquelado distribuye una fina capa de níquel sobre un objeto metálico con fines decorativos, para conseguir resistencia a la corrosión y al desgaste, o para aumentar el volumen de las piezas desgastadas o de tamaño insuficiente para su recuperación.

El rodiado se utiliza ocasionalmente en el oro blanco, la plata o el cobre y sus aleaciones. En primer lugar, se suele depositar una capa de barrera de níquel para evitar la contaminación del baño de rodio, que disuelve ligeramente los metales mencionados debido al ácido sulfúrico presente en la composición del baño.

El plateado distribuye una fina capa de plata sobre un objeto como alternativa económica al uso de plata sólida. Algunos ejemplos populares de chapado de plata son los instrumentos musicales, la cubertería, diversos recipientes y los candelabros.

El estañado se adopta principalmente para proteger superficies ferrosas y no ferrosas. Es especialmente útil en la industria alimentaria por sus propiedades no tóxicas, dúctiles y resistentes a la corrosión.

El estaño-plomo se utiliza principalmente para la protección contra la corrosión y como base para la soldadura. El estaño-plomo no se oxida rápidamente en el aire y es suave y muy dúctil. Su color puede ir del gris mate al gris muy brillante.

El zincado distribuye una fina capa de zinc sobre los objetos metálicos para evitar la oxidación formando una barrera. Esta barrera actúa como ánodo de sacrificio si se daña.

El zincado proporciona una mejor protección contra la corrosión que el zinc solo. Asimismo, presenta una distribución uniforme del depósito y una lubricidad, ductilidad y dureza superiores.

El electropulido suele ser el proceso opuesto a la galvanoplastia, ya que el material se elimina de una pieza metálica en lugar de añadirse. También denominado pulido electroquímico, anódico o electrolítico, el proceso se emplea para pulir, pasivar y desbarbar piezas metálicas. El electropulido aplica un método científico en el que el material se elimina utilizando corrientes eléctricas, oxidación y electrolitos.

El electropulido es especialmente beneficioso con el acero inoxidable, ya que elimina el hierro de la superficie, lo que mejora el contenido de cromo/níquel para lograr un estado de pasivación superior. También proporciona una superficie limpia y lisa que facilita la esterilización y un aspecto estético agradable. Además, puede reducir el tamaño de las piezas cuando sea necesario.

Los principales materiales utilizados en el electropulido suelen ser mezclas concentradas de ácido sulfúrico y ácido fosfórico, adoptadas principalmente por su alta viscosidad. Sin embargo, también se han reportado percloratos con anhídrido acético y soluciones metanólicas de ácido sulfúrico. Estas mezclas también se conocen como soluciones de electrolisis.

El ácido sulfúrico es un ácido mineral con la fórmula molecular H2SO4. Es un líquido incoloro, inodoro y pegajoso que es soluble en agua. Su naturaleza sólida y ácida lo hace altamente corrosivo. También es higroscópico, lo que significa que absorbe fácilmente el vapor de agua del aire. Incluso en concentraciones moderadas, el ácido sulfúrico es muy peligroso cuando entra en contacto directo con la piel.

El anhídrido acético, o anhídrido etanoico, es el compuesto químico (CH3CO)2O. Comúnmente abreviado como Ac2O, es el anhídrido aislable más simple de un ácido carboxílico y se utiliza ampliamente como reactivo en la síntesis orgánica. Es un líquido incoloro que huele fuertemente a ácido acético, formado por su reacción con la humedad del aire.

El ácido fosfórico (también conocido como ácido ortofosfórico o ácido fosfórico(V)) es un ácido mineral (inorgánico) y débil que tiene la fórmula química H3PO4. El ácido ortofosfórico se refiere al ácido fosfórico, el nombre de la IUPAC para este compuesto. El prefijo ortho- se utiliza para distinguir el ácido de los ácidos fosfóricos relacionados, llamados ácidos polifosfóricos. El ácido ortofosfórico es un ácido no tóxico que es un sólido a temperatura y presión ambiente cuando es puro. Además de ser un reactivo químico, el ácido fosfórico tiene una gran variedad de usos, como convertidor de óxido, aditivo alimentario, grabador dental y ortopédico, electrolito, fundente de soldadura, agente dispersante, grabador industrial, materia prima para fertilizantes y componente de productos de limpieza doméstica.

La galvanización es un proceso puramente químico cuyo objetivo es endurecer un componente, mejorar su aspecto y la resistencia a la fricción y a la corrosión. También se conoce como chapado autocatalítico y, como su nombre indica, no se utiliza electricidad en este proceso de chapado. La galvanización es especialmente beneficiosa para las industrias que desean un recubrimiento simplificado y rentable de las piezas con metal. Las piezas de formas intrincadas y complejas o susceptibles de sufrir fuertes factores de corrosión son las principales candidatas a la galvanización.

Los principales materiales utilizados en la galvanización son el cobreado químico, el níquel PTFE y el níquel químico fosforado.

La galvanización electrolítica deposita químicamente una capa de cobre en el segmento deseado de una pieza o segmento de una pieza.

El niquelado químico con PTFE (politetrafluoroetileno fosforado) recubre las superficies metálicas mediante una reacción química autocatalítica para conseguir un revestimiento repetible de espesor uniforme. Este proceso permite revestir piezas con bordes afilados, recovecos profundos, costuras, roscas y geometrías complejas.

Hay tres tipos de niquelado químico con fósforo: bajo, medio y alto. El tratamiento de bajo fósforo se aplica para depósitos de dureza de hasta 60 Rockwell C. El níquel químico de medio fósforo (MPEN) se refiere a la aleación de níquel-fósforo depositada por el proceso químico. La aleación resultante consta de niveles medios de fósforo. Los niveles medios varían como porcentaje de peso entre el 4-10%. El níquel químico de alto contenido en fósforo (HPEN) es ideal para los estándares industriales que requieren protección frente a entornos ácidos altamente corrosivos, como la perforación petrolífera y la minería del carbón, gracias a su alta resistencia a la corrosión.

El revestimiento en polvo recubre las piezas con un polvo seco que fluye libremente para crear un acabado más duro y resistente que la pintura convencional. Se suele aplicar a los metales y se utiliza para revestir electrodomésticos, extrusiones de aluminio, herrajes para bidones y piezas de automóviles y bicicletas. Normalmente, los polímeros termoplásticos o termoestables se aplican mediante un proceso electrostático, seguido de un proceso de curado por calor. El tiempo de curado del revestimiento en polvo es notablemente más rápido que el del revestimiento líquido. Además, su estado pulverizado elimina los inconvenientes de corrimiento y hundimiento.

Los principales materiales utilizados en el recubrimiento en polvo son la imprimación en polvo y el recubrimiento en polvo.

Las imprimaciones en polvo añaden una mayor resistencia a la corrosión y una mejor superficie para mejorar el aspecto estético. Las diferentes imprimaciones incluyen Eposeal, Epoxy Polyester NZP, Epozinc 1000, Epozinc ZL, y muchas otras.

Los materiales de recubrimiento en polvo pueden dividirse en dos categorías principales: termoestables y termoplásticos. Las imprimaciones termoestables incorporan un reticulante que reacciona con otros grupos químicos al ser horneadas, mejorando las propiedades finales de rendimiento. Las imprimaciones termoplásticas no están sujetas a acciones adicionales durante el proceso de horneado, que completa el revestimiento final.

Los polímeros más comunes son el poliéster, el poliuretano, el poliéster-epoxi (conocido como híbrido), el epoxi directo (epoxi unido por fusión) y los acrílicos.

La pulverización es una técnica que consiste en rociar pintura, tinta, barniz u otros materiales para conseguir las propiedades de acabado deseadas en una pieza. Por lo general, la pulverización se realiza con aire comprimido y se utilizan aerógrafos o pistolas de pulverización que pueden ser manuales o automáticas, respectivamente. Los aerógrafos se utilizan sobre todo para piezas que requieren mayor detalle, mientras que las pistolas pulverizadoras son mejores para cubrir grandes superficies con una capa líquida uniforme.

Los principales materiales utilizados en la pulverización son:

El revestimiento conductor permite que una corriente eléctrica pase por la superficie de un material no conductor.

Las imprimaciones líquidas proporcionan una capa lisa sobre la que los materiales de revestimiento posteriores mejorarán la adherencia.

La capa final líquida proporciona una capa de acabado de calidad superior sobre una superficie imprimada y ofrece una excelente resistencia a la corrosión y a los productos químicos.

La pintura similar al caucho es una pintura a base de agua que tiene un aglutinante de látex.

Las películas de revestimiento de silicona pueden aplicarse a sustratos con base de sílice, como el vidrio, para formar un revestimiento hidrofóbico unido covalentemente. Muchos tejidos pueden recubrirse o impregnarse de silicona para formar un compuesto resistente e impermeable como el silnylon.