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TECNOLOGÍA DE MATERIALES
TEMA 12
Tratamientos superficiales
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Tratamientos superficiales
ÍNDICE
12.0 Introducción 12.1 Modificación superficial
(sin cambio de composición) 12.2 Modificación
superficial (con cambio de composición) 12.3
Recubrimientos superficiales
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TECNOLOGÍA DE MATERIALES
Tratamientos superficiales
12.0 Introducción
Fricción, desgaste, oxidación, corrosión?
propiedades superficiales
Modificación superficial
Tratamientos superficiales? alteran la superficie
de los productos con el fin de mejorar su
resistencia al desgaste, oxidación
Material convencional
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TECNOLOGÍA DE MATERIALES
Tratamientos superficiales
12.1 Modificación superficial (sin cambio de
composición)
Por inducción
Temple superficial
Por bombardeo
Por láser
Fusión y resolidificación ? microestructuras muy
finas (más duras), formación de fases de no
equilibrio e incluso fases vítreas.
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TECNOLOGÍA DE MATERIALES
Tratamientos superficiales
12.2 Modificación superficial (con cambio de
composición)
Al modificar la composición química
superficial microestructuras y propiedades muy
diferentes a las del material original
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
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...)
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TECNOLOGÍA DE MATERIALES
Tratamientos superficiales
12.2 Modificación superficial (con cambio de
composición)
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TECNOLOGÍA DE MATERIALES
Tratamientos superficiales
12.2 Modificación superficial (con cambio de
composición)
IMPLANTACIÓN IÓNICA
Bombardeo en frío con iones acelerados mediante
diferencia de potencial
N, N2, C, B, Ti, Al
Profundidades 1µm apenas se modifican
dimensiones ni acabados superficiales
Proceso muy versátil, aplicable sobre cualquier
material
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Tratamientos superficiales
12.3 Recubrimientos superficiales
Función de los recubrimientos

• Protección contra la corrosión
• Mejorar el aspecto (textura) superficial del
  producto
• Aumentar la resistencia al desgasto y/o reducir
  la fricción
• Aumentar la conductividad o la resistencia
  eléctrica
• Reconstruir superficies gastadas

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Tratamientos superficiales
12.3 Recubrimientos superficiales
12.3.1 Recubrimientos por inmersión o por vía
electroquímica
ELECTRODEPOSICIÓN O RECUBRIMIENTO ELECTROQUÍMICO
Me ? Me e
Me e ? Me
El volumen de metal depositado es directamente
proporcional a la intensidad de corriente
circulante y al tiempo
Metales más comunes Zn (sobre acero
galvanizado), Ni, Cr, Cu, Sn (sobre acero
hojalata) Au, Ag y Pt
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Tratamientos superficiales
12.3 Recubrimientos superficiales
12.3.1 Recubrimientos por inmersión o por vía
electroquímica
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
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Tratamientos superficiales
12.3 Recubrimientos superficiales
12.3.1 Recubrimientos por inmersión o por vía
electroquímica
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 (40µmltelt100µm)
Metales más comunes Zn, Al, Sn y Pb
Se obtiene una excelente adherencia ya que la
difusión que opera necesariamente a las
temperaturas del tratamiento lleva a la formación
de compuestos intermetálicos de transición
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Tratamientos superficiales
12.3 Recubrimientos superficiales
12.3.1 Recubrimientos por inmersión o por vía
electroquímica
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Tratamientos superficiales
12.3 Recubrimientos superficiales
12.3.1 Recubrimientos por inmersión o por vía
electroquímica
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
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Tratamientos superficiales
12.3 Recubrimientos superficiales
12.3.2 Procesos de deposición en fase vapor
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)
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Tratamientos superficiales
Deposición Física de Vapor (PVD)
12.3 Recubrimientos superficiales
12.3.2 Procesos de deposición en fase vapor
Efecto Joule
Gran variedad de recubrimientos y sustratos
(metales, vidrio, plásticos, cerámicas)
Velocidades de deposición del orden de unas pocas
µm por minuto
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Tratamientos superficiales
12.3 Recubrimientos superficiales
12.3.2 Procesos de deposición en fase vapor
DEPOSICIÓN QUÍMICA DE VAPOR (CVD)
Recubrimientos de compuestos (Al2O3, TiC, Si3N4)
Surgen como consecuencia de la reacción química
entre dos gases a alta temperatura TiCl4 CH4
(1000ºC) ? TiC 4 HCl 3 SiF4 4 NH3 (1000ºC) ?
Si3N4 12 HF Ni(CO)4 (200ºC) ?Ni 4CO
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Tratamientos superficiales
12.3 Recubrimientos superficiales
12.3.2 Procesos de deposición en fase vapor
DEPOSICIÓN QUÍMICA DE VAPOR (CVD)
Velocidades de deposición del orden de entre 0,1
y 1 µm por minuto
Altas temperaturas ?Fuertes adherencias
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TECNOLOGÍA DE MATERIALES
Tratamientos superficiales
12.3 Recubrimientos superficiales
12.3.3 Proyección térmica
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)
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TECNOLOGÍA DE MATERIALES
Tratamientos superficiales
12.3 Recubrimientos superficiales
12.3.3 Proyección térmica
Las gotas chocan violentamente contra la
superficie fría, solidifican rapidísimamente en
contacto con ella, consiguiendo una buena
adherencia
La adherencia lograda aumentará al hacerlo tanto
la temperatura como la velocidad de las
partículas en el momento del impacto
Método muy versátil ya que es posible proyectar
cualquier material incluidos refractarios.
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TECNOLOGÍA DE MATERIALES
Tratamientos superficiales
12.3 Recubrimientos superficiales
12.3.3 Proyección térmica
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
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TECNOLOGÍA DE MATERIALES
Tratamientos superficiales
12.3 Recubrimientos superficiales
12.3.3 Proyección térmica
Deposición de recargues
(no es
estrictamente un método de recubrimiento por
proyección térmica)
Técnicas de soldeo
Recubrimientos gruesos