Recubrimiento de metales – Procesos explicados con ejemplos

Razones para el revestimiento de metal

  • Para endurecer la superficie
  • Para reducir la fricción
  • Mejora de la resistencia a la corrosión
  • Mejorar la adherencia de la pintura
  • Mejora de la resistencia al desgaste
  • Alterar la conductividad del metal.
  • Aumentar el blindaje contra la radiación.
  • Para fines decorativos como joyas.
  • Mejorando el magnetismo
  • Aumento de la fuerza
  • Mejora de la soldabilidad

Pasos de revestimiento de metal en resumen

Hay algunos procesos de metalizado muy diferentes, que explicaremos con más detalle a continuación. Pero, la mayoría sigue un patrón de pasos similar:

  • Limpieza y Preparación de Superficies de Metal:
    • Eliminación de óxido
    • Electro-pulido
    • limpieza alcalina
  • Recubrimiento de metal (consulte la descripción a continuación):
    • Recubrimiento no electrolítico (autocatalítico)
    • galvanoplastia
    • revestimiento de inmersión
    • Carburación
    • Deposición física de vapor (PVD)
  • Tratamientos de Acabado y Protección:
    • Fosfatado
    • Conversión de cromato
    • anodizado

Tipos de revestimiento de metal

El proceso de galvanoplastia es el más utilizado. Pero, cada uno de los métodos de recubrimiento tiene sus ventajas. Entonces, expliquemos sus fundamentos antes de continuar con los recubrimientos metálicos individuales y sus características de soldadura.

galvanoplastia

El proceso de galvanoplastia implica el uso de electricidad para provocar una reacción química entre el metal revestido y el metal revestido.

Los dos metales se colocan en una solución electrolítica como electrodos.

El cátodo (el objeto que recibe el recubrimiento) y el ánodo (el metal utilizado como material de recubrimiento). La electricidad fluye a través del circuito y la solución electrolítica separa los átomos del metal de revestimiento (ánodo).

El cátodo negativo recibe esta pequeña cantidad de metal liberado en la solución electrolítica y se completa el proceso de recubrimiento.

Numerosos metales son adecuados para la galvanoplastia, incluidos el estaño, el zinc, el oro, la plata, el cobre, el cromo, el níquel, el platino, el plomo y el rodio.

Recubrimiento electrolítico

El proceso de metalizado sin electricidad metaliza el metal base mediante una reacción química sin necesidad de electricidad. Es menos costoso y más simple de realizar que el proceso de galvanoplastia.

La reacción sin electricidad ocurre cuando un agente reductor libera hidrógeno y se oxida, produciendo una carga negativa en la superficie de la pieza.

La ventaja más significativa del proceso sin electricidad es que permite que se electrochape un material no conductor. Además, platea la superficie de manera uniforme, incluso si la pieza tiene formas irregulares, agujeros y hendiduras.

diagrama del proceso de recubrimiento electrolíticoDiagrama del proceso de recubrimiento electrolítico. Fuente: researchgate.com

Revestimiento de inmersión

El proceso de recubrimiento por inmersión funciona sumergiendo la parte recubierta en una solución de iones de metales nobles.

Esto adhiere las capas de metal noble a la superficie de otro metal y mejora las características del metal enchapado.

Este proceso también se conoce como reemplazo o recubrimiento por inmersión. No requiere corriente eléctrica porque es un proceso químico puro.

Este tipo de revestimiento se utiliza para mejorar la resistencia eléctrica, la apariencia, la tolerancia a la torsión, el desgaste y la resistencia a la corrosión y, en ocasiones, para mejorar la conductividad eléctrica.

imagen del esquema de recubrimiento por inmersiónEsquema de recubrimiento por inmersión. Fuente: researchgate.com

Carburación

La cementación es un proceso de tratamiento térmico que produce una superficie resistente al desgaste de la pieza tratada. Pero no pone en peligro la resistencia del metal base interno. Esta es la razón por la que también se conoce como caso de endurecimiento. Después del mecanizado, se suele utilizar con acero de bajo carbono para mejorar su dureza.

La pieza se calienta en un horno de atmósfera sellada o en un horno de pozo; luego, se liberan los gases carburantes, afectando la profundidad de difusión del carbono. Después, el elemento pisado se enfría lentamente o se enfría directamente en aceite.

Deposición física de vapor (PVD)

La deposición física de vapor es un proceso de depósito de películas delgadas sobre el metal chapado. El material de recubrimiento sólido de metales como el aluminio, el cromo y el titanio se evapora por calentamiento o bombardeo de iones. El gas nitrógeno es primordial para PVD; forma un compuesto con el vapor que deposita el metal de revestimiento en la pieza.

El PVD proporciona una capa muy delgada sobre la superficie del metal enchapado y un vínculo poderoso entre los dos. Este proceso se utiliza en las industrias aeroespacial, médica, óptica, de armas de fuego y automotriz debido a sus fuertes propiedades de resistencia a la corrosión, buena resistencia al impacto y resistencia a altas temperaturas.

Revestimientos de metal comunes

Dependiendo del metal elegido para enchapar, obtendrá diferentes resultados. Además, cuando se suelda o se trata el metal enchapado, la capa de recubrimiento juega un papel importante en la forma de tratar el metal. Es por eso que casi siempre es mejor soldar el metal antes de enchaparlo.

Galvanizado

La cementación es un proceso de tratamiento térmico que produce una superficie resistente al desgaste de la pieza tratada. Pero no pone en peligro la resistencia del metal base interno. Esta es la razón por la que también se conoce como caso de endurecimiento.

Después del mecanizado, se suele utilizar con acero de bajo carbono para mejorar su dureza. Para lograr resistencia a la corrosión con el acero más común, a menudo se aplica zincado. La capa de hidróxido de zinc utiliza dióxido de carbono para formar una capa gris opaca de carbonato de zinc sobre el metal enchapado a través de una reacción química.

imagen de pernos cincadosUn buen ejemplo de acero cincado son las típicas tuercas y pernos cincados.

El zincado es un material de revestimiento versátil que se utiliza en numerosas aplicaciones. Por ejemplo, la industria automotriz y de la construcción depende en gran medida del zincado para evitar la oxidación y la corrosión. El proceso de galvanoplastia también protege las partes de la carrocería.

Otro término para acero cincado es acero galvanizado. Este es un metal peligroso para soldar porque libera vapores increíblemente tóxicos. Por lo tanto, cualquier soldadura debe realizarse idealmente antes de la galvanización, no después. Si debe soldar acero cincado, es necesario utilizar equipo de protección de grado profesional como sistemas PAPR y soldar en un área muy ventilada.

Recubrimiento de cadmio

El revestimiento de cadmio se aplica a menudo al acero, el hierro fundido y el cobre en industrias como el transporte, la industria aeroespacial y la electrónica. Esta capa proporciona una excelente conductividad y capacidad de adhesión de las pinturas. Además, ofrece alta resistencia en agua salada, por lo que se utiliza en la industria marina.

Pero, se corroe en otros ambientes. Por eso, a veces es necesario aplicar una capa de cromato encima. Desafortunadamente, el cadmio es un elemento muy tóxico. Nunca debe inhalarlo porque el envenenamiento por cadmio provoca neumonitis y edema pulmonar.

Pero, incluso si el envenenamiento es leve, cadmio Permanecerá durante mucho tiempo en su cuerpo. Se acumula en los huesos y daña la sangre y los riñones. Por lo tanto, soldar acero cadmiado requiere PPE PAPR y también un ambiente altamente ventilado. El cadmio también causa estragos en el medio ambiente si se libera en el agua. Entonces, este metal tiene una aplicación limitada en la actualidad.

Estañado

El estañado se utiliza cuando el metal revestido debe ser no tóxico, resistente a la corrosión y dúctil. Es por eso que el estañado prevalece en la industria de procesamiento de alimentos.

La mayoría de las latas de comida y los utensilios de cocina están estañados para resistir la corrosión, y el estaño es un metal seguro y no tóxico.

La soldadura de metal revestido con estaño es difícil porque el estaño se funde a una temperatura muy baja de solo 232 °C. Por lo tanto, esta capa debe eliminarse antes de soldar.

Imagen de piezas de una máquina chapada en estaño

Niquelado

El niquelado puede ser un metal de revestimiento primario o servir como capa base para el revestimiento de plata y oro para evitar la migración del sustrato.

El níquel brinda fuertes características anticorrosivas y ofrece una apariencia de acabado atractiva. Se aplica a metales como cobre, latón, zinc, acero y aluminio. Además, es posible niquelar los plásticos para aumentar la vida útil de las piezas.

La soldadura de acero niquelado u otros metales es muy desafiante. Primero, es muy común que el niquelado se haga sobre una capa de cobre.

Imagen de una pieza niquelada.Imagen de una pieza niquelada.

Entonces, lo más probable es que tengas dos capas de las que preocuparte. El camino más seguro es esmerilar cualquier chapado, soldar y volver a chapar según sea necesario.

cromado

El cromado se puede dividir en dos categorías; cromo duro también conocido como cromo industrial y cromado decorativo.

El cromado duro carece del brillo y brillo del cromo decorativo, pero tiene un propósito práctico. Esta capa se agrega a las piezas mecánicas para máquinas pesadas. El cromado decorativo tiene un mayor brillo y, a menudo, se hace para mejorar la apariencia. Se utiliza en detalles arquitectónicos, interiores, autos antiguos, partes de motocicletas, etc.

Imagen de una pieza cromada

Al igual que el niquelado, el cromado se realiza sobre una fina capa de cobre porque el cromo tiene poros diminutos, lo que provoca la corrosión y descamación del metal base. La soldadura de metal cromado libera humos tóxicos. Por lo tanto, debe esmerilar el revestimiento de cromo y cobre antes de soldar la pieza.

Recubrimiento de cobre

El revestimiento de cobre se utiliza como capa de revestimiento principal o capa subyacente, como discutimos con los ejemplos de revestimiento de cromo y níquel.

Los componentes electrónicos, como las placas de circuitos y los conectores, suelen estar revestidos de cobre.

Este método de revestimiento mejora la conductividad, la anticorrosión, la maleabilidad y las propiedades antibacterianas.

Un ejemplo interesante de recubrimiento de cobre es un alambre de soldadura MIG típico. El alambre de acero dulce está tratado con cobre para evitar la corrosión.

imagen de tubo chapado en cobreImagen de cobreado en el interior. Fuente: platingtechnology.com

Chapado en plata

imagen de piezas plateadasImagen de baño de plata realizado por karas.co.uk

El enchapado en plata se aplica al latón, el cobre y el níquel para mejorar la conductividad térmica y eléctrica. Además, la plata tiene un punto de fusión y un peso bajos y una buena lubricidad. A menudo se usa en la industria automotriz, pero también para componentes eléctricos, cuñas, juntas y cojinetes.

Sin embargo, el baño de plata no está exento de inconvenientes. Puede experimentar corrosión galvánica y corrosión de metales diferentes. Además, la exposición prolongada a la humedad puede provocar descamación, dejando el metal subyacente vulnerable a la corrosión.

Oro platino

imagen de metal chapado en oro

El chapado en oro tiene capacidades excepcionales de resistencia a la corrosión en todas las temperaturas, alta ductilidad y conductividad eléctrica.

El oro se usa principalmente para enchapar conectores eléctricos en componentes electrónicos.

Además, el oro se aplica para crear joyas menos costosas, gracias a su apariencia.

Conclusión

El campo del revestimiento de metal es enorme, y este artículo apenas raspa la superficie. Cada proceso de metalizado que discutimos y los metales industriales comunes tienen libros completos dedicados a ellos. Pero, explicamos brevemente el metalizado desde el punto de vista del soldador.

Recuerde que todas las piezas de metal pueden estar enchapadas y es posible que un ojo inexperto no note la barrera protectora adicional. Por lo tanto, asegúrese de usar siempre el EPP adecuado y tenga cuidado. Los compuestos como el cromo hexavalente, el zinc, el cadmio, el plomo y otros representan riesgos significativos para la salud y requieren cumplir con todos los códigos de seguridad de soldadura.

Recursos:

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