Ingenieria De Materiales (DEPOSITOS)

INGENIERIA DE MATERIALES.

Depósitos.

La ingeniería de superficie abarca las mejoras a las propiedades de la superficie de los materiales. Estas mejoras pueden ser en áreas tan diversas como estética, dureza, resistencia a la corrosión y propiedades ópticas. Los procesos por los cuales se pueden realizar estas mejoras en la superficie se pueden dividir en tres grandes grupos.

El primer grupo modifica la superficie existente sin cambiar la composición, estos procesos pueden ser; granallado, transformación por endurecimiento y refundición de superficie.

El segundo grupo se basa en modificar la superficie realizando un cambio en la composición de esta, siendo este cambio un factor crítico en el proceso. Los procesos en este grupo pueden resultar en la modificación de la red cristalina por la formación de una solución sólida. Esto también puede resultar en la formación de nuevas fases, las cuales pueden ser distintas a la del sustrato, por una reacción entre los elementos de la superficie y los generados por el proceso. En la mayoría de los casos las capas superficiales están compuestas por nuevas fases las cuales forman una capa distinta. Estas capas normalmente tienen las características que uno normalmente asocia a los recubrimientos, sin embargo este proceso no es comúnmente considerado un recubrimiento debido a que la nueva fase no se aplica al material si no que es resultado de modificar la estructura cristalina del mismo sustrato en la superficie. La interface entre el sustrato y la capa reactiva es más difusa que lo que se vería en un recubrimiento y sustrato.

El tercer grupo involucra a los procesos que aplican un nuevo material a la superficie generalmente se le conoce como recubrimiento. Por ejemplo; Revestimientos duros, electrodepositos, Deposición Química de Vapor (CVD), Deposición Fisca de Vapor (PVD).

CLASIFICACION DE PROCESOS EMPLEADOS PARA RECUBRIMIENTOS.

Los depósitos típicos son muy diferentes entre sí de una manera u otra en sus características tribológicas, aunque estos atributos son importantes y son los parámetros sobre los cuales se toma la decisión de cual utilizar, clasificarlos en base de estas propiedades no generaría un completo entendimiento de método por el cual fueron realizados. Debido a que el proceso de depósito resulta del análisis del mecanismo por el cual el recubrimiento es creado. Esta clasificación se puede dividir en dos grupos; en uno están los que involucran una reacción del material del sustrato y los que depositan un material ajeno al de la superficie del sustrato, además, este último se divide en cuatro grandes grupos los cuales son determinados por el mecanismo de la formación del depósito.

ROCESOS DE RECUBRIMIENTOS DE SUPERFICIE.

Recubrimientos hechos en estado sólido.

Existen varios procesos en donde el sustrato es revestido o recubierto con un material que se mantiene en estado sólido. Esto incluye lo siguiente:

Soldadura por explosión, donde un sustrato y la capa de depósito son unidos progresivamente por la colisión frontal formada por una fuerza explosiva y por lo tanto forma una unión fuerte.

Pulverización dinámica de gas frio donde las partículas son aceleradas a altas velocidades en un chorro de gas y se une con el sustrato al impacto con este.

Superficie de fricción, donde una barra es girada bajo presión sobre la superficie y desplazada en esta, por lo cual el material de la barra es depositado.

Estos procesos dependen de la alteración de los óxidos en la superficie del depósito y del material del sustrato y la formación de un enlace metálico, de estos tres procesos solo el de superficie de fricción es usado para la deposición de recubrimientos resistentes al desgaste.

Recubrimientos realizados en estado líquido.

Los recubrimientos son a menudo aplicados en estado líquido o una mezcla Líquido-Sólido, por lo que el recubrimiento sólido es formado por solidificación debido a la evaporación o fundición de un solvente o soporte generalmente acuoso u orgánico. Sistemas basados en solventes o soportes son comúnmente empleados para recubrimientos orgánicos pero también son utilizados en recubrimientos Sol-Gel, los cuales están reportado como un excelente método para recubrimientos resistentes al desgaste. Sin embargo, la mayoría de los recubrimientos resistentes al desgaste en esta categoría son aplicados en estado fundido.

Recubrimientos realizados en solución por oxidación de iones.

Los recubrimientos pueden ser realizados por reducción de iones metálicos o complejos metálicos, normalmente en solución acuosa, hasta formar átomos metálicos. Si esta reacción puede ser provocada en una superficie, los átomos del metal crecen para formar el recubrimiento.

Electrodeposición.

Los recubrimientos de muchos metales (tanto metales solos o sistemas de aleaciones) pueden ser depositados por electrodeposición. La superficie del sustrato debe ser conductora eléctrica, esta trabaja como el cátodo (carga negativa) en una celda electroquímica de bajo voltaje y haciéndose pasar corriente a través de este un recubrimiento puede formarse. El espesor de los recubrimientos que puede alcanzarse depende del material que será depositado, pero generalmente el rango varía de 5 a 250 micras. El sustrato debe de someterse a un proceso exhaustivo de limpieza con el fin de proporcionar una superficie libre de impurezas que limiten la adherencia del recubrimiento. En los sistemas de aleación la velocidad de deposición se controla con la proporción de iones en el baño y por el uso de acomplejantes que generalmente sirven para restringir la velocidad de deposición de algún ion presente en el baño, el ánodo debe ser de un material que no modifique las propiedades químicas del baño, generalmente se utiliza un ánodo de platino o bien cualquier otro metal que no reaccione con los agentes químicos presentes en el baño electrolítico.

Deposición por electroless

En la deposición por electroless el baño no solo contiene los iones de interés para el depósito, también contiene un agente que reduce al catión a su forma metálica. La reacción toma lugar en la superficie del sustrato el cual toma la función de catalizador ya que la reacción de reducción del catión no es espontanea. Debido a que la deposición es controlada por la reacción entre el baño y la superficie se produce un recubrimiento uniforme y relativamente sencillo.

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