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TECSUP - PFR Tecnologa de Materiales

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UNIDAD VIII

RECUBRIMIENTOS

1. TERMOROCIADO

Es un procedimiento de altatecnologa empleado para laaplicacin de recubrimientossuperficiales materiales

Consiste en rociar un materialmetlico o no metlico fundido,con alta velocidad, sobre lasuperficie a recuperar.

Figura 1

Que se consigue con el termo rociado:

Redimensionar piezas a sus medidas originales

Proteccin contra el medio ambiente.

Recuperamos piezas vitales para la industriaaveriadas

1.1 VENTAJAS

- Resistencia al desgaste por:

Abrasin Cavitacin Erosin

Figura 2

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Tecnologa de Materiales TECSUP - PFR

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- Resistencia a la corrosin por agentes agresivos:

cidos Gases sulfurosos Solventes

Recuperacin dimensional:

Recupera dimensiones originales, donde el recubrimiento tendr las mismas omejores caractersticas que el recubrimiento original.

1.2 MTODOS PARA EL TERMOROCIADO

ROCIADO DE ALAMBRE POR COMBUSTIN DE GASES

ROCIADO DE ALAMBRE POR ARCO ELCTRICO

PROCESO DE ALTA VELOCIDAD (HVOF)

PROCESO DE PLASMA

ROCIADO DE POLVO POR COMBUSTIN DE GASES

Figura 3

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ROCIADO DE ALAMBRE POR COMBUSTIN DE GASES

El material en forma de alambre es alimentado continuamente y pasa a travs

de una cmara de combustin de oxigeno-acetileno. El material fundido esatomizado mediante aire comprimido a alta velocidad sobre la superficie areconstruir.

Figura 4

ROCIADO DE ALAMBRE POR ARCO ELCTRICO

Se utiliza dos alambres metlicos elctricamente cargados con polaridad

inversa e ingresan a la pistola de arco elctrico a una velocidad coordinada.Cuando los alambres hacen contacto. Las cargas opuestas crean una energasuficiente para derretir las puntas de los alambres. Aire comprimido esutilizado para atomizar el material.

Figura 4

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ROCIADO DE ALTA VELOCIDAD (HVDF)

Se utiliza polvos metlicos que son transportados hasta la boquilla utilizando

gas nitrgeno.

El procesa utiliza una mezcla de Oxgeno/combustible (propano, propileno,hidrgeno).

La combustin de estos gases funden los polvos y el aire comprimido losinyecta contra el material a recubrir a velocidades mayores a 5 veces la delsonido.

Figura 5

PROCESO DE PLASMA

Existe un ctodo y un nodo en una cmara separados por una pequeadistancia por donde pasa una corriente continua que forma un arco muypotente.

Los gases pasan por la cmara y se descomponen en electrones cambiando aun estado plasmtico.Se alcanzan temperaturas muy altas que funden los polvos metlicos para ser

inyectado contra las partes a recubrir con aire comprimido.

Figura 6

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ROCIADO DE POLVO POR COMBUSTIN DE GASES

Se utilizan polvos metlicos que sern fundidos por una mezcla de gases de

oxgeno / acetileno.

Con aire comprimido el material fundido es disparado a alta velocidad sobreuna superficie que ha sido previamente preparada.

Figura 7

2. GALVANIZADO

El galvanizado consiste endepositar una capa de zinc (Zn)sobre hierro (Fe).

El Zn protege al hierro de laoxidacin al exponerse al oxgenodel aire.

Figura 8

ELEMENTOS EMPLEADOS ENEL GALVANZADO

- Fuente de alimentacin:Un transformador que baja el voltaje de 380 V, 220 V

- Electrolito:

Es una solucin de sales metlicas, que entrega iones metlicos, que sernreemplazados por el nodo.

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- nodos:Son placas de metal muy puro. La principal materia prima que se consume enun proceso de galvanizado es el nodo.

Etapas del proceso de galvanizado

LIMPIEZA CUSTICA: Con compuestos desengrasantes alcalinos queremueven residuos de aceite, grasa, barnices, lacas y pinturas.

LAVADO:Enjuague en agua limpia de lquido de la limpieza custica.

DECAPADO CIDO: Soluciones de cido Clorhdrico o que remover losxidos de la superficie del acero.

PREFLUXADO: Es una solucin acuosa de Cloruro de Zinc y Amonio, quedisuelve los xidos leves

INMERSIN: El tiempo de inmersin depender del espesor del acero, latemperatura de precalentado y el espesor deseado.

ENFRIAMIENTO: La velocidad de enfriamiento influye en el aspecto delgalvanizado

PASIVACION evitar las manchas de corrosin blanca sobre el galvanizado,usando una solucin de cromatos o una solucin de silicatos.

RECUBRIMIENTOS POST GALVANIZADO, es posible aplicar sobre elgalvanizado una pintura protectora (recubrimientos dplex) que dan unaproteccin superior al galvanizado slo.

Ventajas

- Bajo costo y vida til.- Bajo nivel de corrosin.- Recubrimiento adherido metalrgicamente al acero.- Fcil de inspeccionar.- Gran resistencia a daos mecnicos.

TIPOS DE GALVANIZADO

Galvanizado en caliente

Figura 9

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Galvanizado en frio.

Figura 10

Galvanizado mecnico.

Figura 11

Galvanizado en caliente:

El procedimiento de galvanizacin consiste fundamentalmente en la inmersinde los materiales de hierro y acero en zinc fundidos a unos 450C. Con elloconseguimos proteger estos materiales de su corrosin natural.

Tambin tiene la capacidad nica de protegerse a si mismo. Si rasguossuperficiales ocurren durante el envo o el ensamblaje, el zinc de los

alrededores proteger el punto daado por la accin electroqumica natural, yesto que se forme xido y gane espacios.

PROCESO DE GALVANIZADO EN CALIENTE

1.

Cuando una pieza llega a nuestro centro de galvanizado en caliente esta essometida a revisin y clasificacin para su posterior entrada en la lnea deproduccin.

2. El desengrase, que es el primer bao de limpieza, nospermite eliminar todo tipo de aceites y/o pinturas que

traiga la pieza, en consecuencia de los procesos defabricacin de la misma.

Figura 12

3. Luego la pieza ser sometida a los baos cidos,mas conocidos como de decapado con lo cualdejamos al material en un estado virgen, o sea librede impurezas en su superficie. Entre los baos dedesengrase y cidos, se realiza un enjuague de laspiezas (neutralizado).

Figura 13

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4. En el siguiente paso la pieza es sumergida en un bao deflux para lograr la adherencia metalrgica del

recubrimiento de cinc.

Figura 14

5. Antes de sumergir las piezas en el bao de cincfundido las mismas se dejan reposar en un horno desecado para evitar el contacto hmedo de la pieza...

Figura 15

6. A continuacin se realiza el galvanizado por inmersin encaliente en un bao de cinc fundido a 465 gradoscentgrados. All se dejara reposar la pieza segn lacantidad y el espesor del recubrimiento que queramosobtener.

Figura 17

7.

Una vez galvanizada la pieza se la enfra para luegoser sometida a un proceso de inspeccin en el cualse evaluar su aspecto final como as tambin elespesor obtenido.

Figura 18

Galvanizado en Fro El galvanizado en fro es un recubrimiento de zinc que se aplica sobre acero

mediante pistola, brocha o rodillo.

APLICACIONES

Estructuras de acero Aplicando el galvanizado en fro en un espesor mnimo de 75 micrones, se logra

la misma proteccin que el galvanizado en caliente.

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Reparacin de Galvanizado daado Se utiliza para reparar galvanizado en caliente daado por soldadura, corte,

quemadura, cizallamiento, etc.

Regeneracin de superficies galvanizadas Se utiliza para regenerar superficies galvanizadas en caliente erosionadas por el

tiempo.

Proteccin de soldaduras Las soldaduras son susceptibles de corroerse dado que el rea soldada tiene un

potencial elctrico distinto al del metal base. Al aplicar galvanizado en fro sobrelas costuras de soldaduras y a sus alrededores, inhibe la corrosin de estasmediante proteccin galvnica.

Galvanizado Mecnico Es proceso que funciona a temperatura ambiente en el cual los recubrimientosde metal son aplicados sin electricidad y sin calor (como el galvanizado encaliente).

El revestimiento puede ser aplacado sobre piezas de acero con alto y bajocarbono, acero emplomado, acero nitrado, algunos aceros inoxidables, latn,bronce, cobre y aluminio. La uniformidad de l grosor varia en 20% son mssuaves y mejor uniformidad que el galvanizado por inmersin en caliente.

El proceso de produccin de acero galvanizado

1.Entrada1a.Soldadura decostura

2.Limpieza2a.Limpiezaelectroltica

3.Horno3a.Hornovertical conBrida caliente

4.Baode Zinc4a.Baode Zinc

5.Enfriamiento5a.Mnima Flor5b.Acondicionamientode superficie

6.Pasivado6a.Tratamientoqumico6b.Tensinnivelador6c.Secado

7.Salida7a.Aceitadotaelectrosttica

Figura 19

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Aplicaciones del galvanizado

Comunicaciones:

BculosVallas de proteccin

Construccin:Armaduras para hormignEstructuras en generalAmueblado metlico

Ferrocarriles:Vagones contenedoresLneas de tendidos y complementos

Agricultura:Estructura edificios agrcolas e instalaciones para animalesMaquinaria

Minera: LavaderosVagonetas

Naval y pesquero: TuberasContenedores y utillajes de pesca

Figura 21. Codo aceroGalvanizado

Figura 23. Bobinas deAcero GalvanizadoFigura 22. Tubera deAcero Galvanizado

Figura 20. CurvaGalvanizada

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3.

SINTERIZADO El uso de los metales en polvos se remonta a varios centenares de aos atrs.

Pero fue apenas en el siglo pasado que, debido a avances tecnolgicos de lasegunda guerra mundial, la industria de la pulvimetalurgia se cre como tal.

Desde entonces y gracias a sus continuos avances y la calidad y utilidad desus productos ha crecido ms rpidamente que cualquier otro proceso demanufactura de piezas metlicas.

Desde los polvos metlicos hasta la fabricacin de piezas especializadas

Este proceso, una vez obtenidos los polvos metlicos se puede resumir en trespartes principales:

a) La mezcla: Se deben mezclar los polvos metlicos con sus respectivasadiciones (dependiendo de las propiedades deseadas para la pieza terminada),creando una mezcla homognea de ingredientes.

b) El compactado:Se compacta la mezcla obteniendo as la forma y el tamaodeseado de la pieza. Este compactado slo requiere la suficiente cohesin paraser manejada con seguridad y transportada a la siguiente etapa.

c) El sinterizado:Se ingresan las piezas a un horno con temperatura controladaque no exceda el punto de fundicin del metal base. A esta temperatura losenlaces mecnicos entre los polvos obtenidos por el compactado setransforman en enlaces metalrgicos, dndole as sus principales propiedadesde resistencia. Este procedimiento se conoce como sinterizado.

Fuera de estos tres procesos que conforman la pulvimetalurgia, se le puedenhacer a la pieza terminada todos los tratamientos trmicos y acabados necesariospara que tenga un ptimo desempeo.

Figura 25. TuboGalvanizado

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La Sinterizacin

La etapa de la sinterizacin es clave para el proceso de la metalurgia de

polvos. Es aqu en donde la pieza adquiere la resistencia y fuerza pararealizar su funcin ingenieril para la cual se ha fabricado.

El termino Sinterizado tiene la siguiente definicin:

Es el tratamiento trmico de un polvo o compactado metlico a unatemperatura inferior a la temperatura de fusin de la base de la mezcla. Tieneel propsito de incrementar la fuerza y las resistencias de la pieza creandoenlaces fuertes entre las partculas.

Para describir este proceso basta con decir que ocurre una difusin atmica y

las partes unidas durante el proceso de compactacin se fortalecen y crecenhasta formar una pieza uniforme.

Esto puede inducir a un proceso de Recristalizacin y a un incremento en eltamao de los granos.

Los poros tienden a volverse redondos y la porosidad en general comoporcentaje del volumen total tiende a decrecer.

Esta operacin, casi siempre, se lleva a cabo dentro de un ambiente deatmsfera controlada y a temperaturas entre el 60 y 90% de la temperaturade fusin del mayor constituyente.

Cuando hay mezcla de polvos, hay ocasiones en donde el proceso desinterizacin se efecta a una temperatura superior a la de fusin de uno delos constituyentes secundarios- como en partes estructurales de Hierro/Cobre,Carburo de Tungsteno/Cobalto, etc.

Al hacer el proceso a una temperatura superior a la temperatura de fusin deun constituyente, se esta haciendo un sinterizado con presencia de faselquida.

Por esto es esencial controlar la cantidad de fase lquida que se presenta

durante el proceso para poder asegurar paridad en la forma de la pieza.

Se debe llevar un control sobre la rata de calentamiento, tiempo, temperaturay atmsfera para obtener resultados que puedan ser reproducidos.

El horno elctrico se usa en la mayora de los casos pero si se requierentemperaturas superiores (para incrementar la resistencia de las piezas) sepuede variar a diferentes tipos de hornos, segn la temperatura deseada.

Para procesos normales se alimentan las piezas al horno en una banda hechade alambre entrecruzado. Este alambre est hecho de una aleacin

Nickel/Cromo (80/20) que permite temperaturas hasta de 1150C.

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Para temperaturas superiores se pueden usar Carburos de Silicio que puedenoperar a temperaturas hasta 1350C.

Ya si son casos especiales y se necesitan temperaturas an mayores seutilizan piezas para calentamiento hechas con Molibdeno, aunque esterequiere de que sea operado en una atmsfera pura de hidrgeno.

Las atmsferas controladas son una parte esencial en casi cualquier procesode sinterizacin ya que previenen la oxidacin y otras reacciones que noconviene al proceso.

Algunas de las atmsferas ms usadas son las compuestas con hidrgenoseco o con hidrocarburos sometidos parcialmente a la combustin.

Ya si se requieren usos ms especiales y que puedan soportar el incrementoen el costo de la atmsfera se pueden utilizar las llamadas atmsferassintticas. Debido a que son producidas mezclando cuidadosamente Nitrgenocon Hidrgeno y con gas de hidrocarburos para la sinterizacin de aceros.Estos tipos de atmsferas tienen las ventajas de ser mucho ms limpias, tenermayor adherencia al material sinterizado y un nivel muy bajo de vapor deagua.

Temperaturas de Sinterizado

Hay diferentes tipos de sinterizado que se pueden aplicar segn sea el caso,ya sea que se requiere bajar costo, aumentar propiedades de la pieza,trabajar con un material especial, etc.

El tiempo de sinterizado varia entre los 20 y 40 minutos.

Ventajas y limitaciones del proceso de produccin por la metalurgia de los polvos.

1200 1600Metales Duros

740 - 780Bronce

850 - 950Latn

750 - 1000Cobre

590 - 620Aleaciones de aluminio

1100 - 1300Hierro / Acero

Grados CMateriales

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Ventajas

La produccin de carburos sinterizados, cojinetes porosos y bimetlicos de

capas moldeadas, slo se puede producir por medio de este proceso. Porosidad controlada. Tolerancias reducidas y acabado superficial de alta calidad. Por la calidad y pureza de los polvos producidos, se pueden obtener tambin

piezas de alta pureza. No hay prdidas de material. No se requieren operarios con alta capacitacin.

Limitaciones

Los polvos son caros y difciles de almacenar

El costo del equipo para la produccin de los polvos es alto Algunos productos pueden fabricarse por otros procedimientos mseconmicamente

Es difcil hacer productos con diseos complicados Existen algunas dificultades trmicas en el proceso de sinterizado,

especialmente con los materiales de bajo punto de fusin. Algunos polvos de granos finos presentan riesgo de explosin, como aluminio,

magnesio, zirconio y titanio. Es difcil fabricar productos uniformes de alta densidad.

Algunos productos fabricados por este procedimiento

Figura 26

Figura 27

Filtros metlicos Carburos cementados Engranes y rotores para bombas Escobillas para motores Cojinetes porosos Magnetos Contactos elctricos

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4.

CROMADO

Introduccin:

Este proceso se da por el motivo de la corrosin pero llevndolo a un procesoelectroltico al menos se puede lograr la inhibicin del efecto corrosivoretardando su velocidad.

Cuando se va a recubrir electrolticamente se debe tener en cuenta el tipo dematerial antes de ser tratado, ya que no se debe recubrir al azar porque laspropiedades diferentes de los materiales exigen tratamientos relativa ototalmente diferentes.

El cromado se realiza con el fin de otorgarles una buena presentacin o deacabados decorativos al material (o piezas) tratado, otras veces otorgarles

mayor dureza y exigente acabado liso con brillo al espejo y con alta precisin.Caractersticas:

Los cromados se caracterizan porque confieren a las piezas brillo, dureza y poderanticorrosivo.

El principal problema es la presencia de cromo hexavalente, de alta toxicidad.

Materia Prima

Procesos en los recubrimientos electrolticos

1. Tratamiento previo (preparacin de superficie)2. Recubrimiento electroltico3. Control de calidad

Aplicaciones

Las materias primas o materiales a tratar que generalmente representan paradarle el tratamiento de cromado brillante pueden ser:

- Muebles (silla, mesas, etc.).

Los insumos qumicosutilizados para el proceso delcromado son:

Hidrxido de sodio (enescamas): NaOH

Carbonato de sodio: Na2co3

Meta silicato de sodio

Trpoli fosfato de sodio

Cianuro de sodio: NaCN

Cianuro de cobre: CuCN

Bisulfito de sodio

Sulfato de nquel: NISO4.7H2O

Cloruro de nquel: NICL2 Acido Brico: H3BO3

Perxidos de hidrogeno: H2O2

Nitrato de plata AGNO3

Oxido crmico (en escamas):CRO3

Acido sulfrico: H2SO4

Los nodos (lminas o planchas):- Aceros o hierro- Nquel- Plomo-estao (7% Sn)

- Cobre

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- Instrumentos de msica.- Cristal (lunas

Por otra parte, las materias primas o materiales a recubrir con cromo duropueden ser:

Todo tipo de matrices, ejes hidrulicos, asientos de rodamientos, asientos derodajes, gusanos extrusores, gua hilos, rodillos, cigeales.

Vstagos (de trenes de aterrizaje), pistones, rboles de levas, camisetas demotores, soportes de aparato de ptica, malla de ladrilleros (minera), etc. todoscon fines de darles mejor dureza.

Figura 28

La Nueva y Revolucionaria Mquina deCromado Puro, de aplicacin con pistolaespecial de doble accin, y para cromarcasi cualquier material.

Figura 29

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Ventajas de la mquina:

La pintura cromo es base agua, y es mucho ms ecolgico que el cromado

electroltico o hexavalente, ya que no contiene metales txicos. Altamente duradero aplicado en 3 capas, incluyendo barniz ultra resistente. Posibilidad de obtener el cromado en colores Posibilidad de incorporar a las lneas de produccin. Puede usarse en materiales flexibles. No se rompe, ni se pela. Perfecto para casi cualquier superficie: aluminio, plstico (Polipropileno),

metal, madera, DM, cristal. Uso sencillo. Slo se requieren conocimientos previos de pintura, una cabina y

compresor de aire.

El 1er. coche pintado de Efecto Cromo en Espaa

Figura 30

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ANOTACIONES:

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