¿Qué es el revestimiento de metal? - Definición, tipos y beneficios

¿Qué es el metalizado?

El revestimiento de metal es una capa delgada de metal que se ha agregado al exterior de un material. Es un proceso de recubrimiento de superficies mediante el cual se deposita un metal sobre una superficie conductora. El enchapado se ha realizado durante cientos de años; también es fundamental para la tecnología moderna.

El enchapado se utiliza para decorar objetos, inhibir la corrosión, mejorar la soldabilidad, endurecer, mejorar la portabilidad, reducir la fricción, mejorar la adherencia de la pintura, alterar la conductividad, mejorar la reflectividad IR, proteger contra la radiación y para otros fines. Las joyas suelen utilizar un baño para dar un acabado plateado o dorado.

La deposición de película delgada ha enchapado objetos tan pequeños como un átomo, por lo tanto, el enchapado encuentra usos en la nanotecnología.

Hay varios métodos de recubrimiento y muchas variaciones. En un método, una superficie sólida se cubre con una hoja de metal y luego se aplica calor y presión para fusionarlos. Otras técnicas de recubrimiento incluyen la galvanoplastia, la deposición de vapor al vacío y la deposición por pulverización catódica. Recientemente, el enchapado a menudo se refiere al uso de líquidos. Metalizar se refiere a recubrir metal sobre objetos no metálicos.

Beneficios del metalizado

El enchapado en metal brinda muchos beneficios a los productos hechos de metal y otros materiales. Esto se logra principalmente a través de la galvanoplastia, que requiere una corriente eléctrica, o a través de la galvanoplastia, que se encuentra en un proceso químico autocatalítico. Estas técnicas, así como algunas otras, dan como resultado uno o varios de los siguientes beneficios:

• Resistencia a la corrosión mejorada
• Atractivo decorativo
• Mayor soldabilidad
• Dureza mejorada
• Fricción reducida
• Conductividad alterada
• Adhesión de pintura mejorada
• Deposición de material
• Mayor magnetismo

Tipos de chapa metálica

Hay muchos tipos diferentes de revestimiento de metal, como se describe a continuación:

• Galvanizado
• Recubrimiento no electrolítico
• Revestimiento de inmersión
• Carburado
• Deposición física de vapor
• Recubrimiento por pulverización de plasma

1. Galvanoplastia

La galvanoplastia es el método más común de enchapado. La galvanoplastia utiliza una corriente eléctrica para disolver partículas de metal cargadas positivamente (iones) en una solución química. Los iones metálicos con carga positiva son atraídos por el material que se va a enchapar, que es el lado del circuito con carga negativa.

Luego, la pieza o el producto que se va a metalizar se coloca en esta solución y las partículas de metal disueltas se atraen hacia la superficie del material. La galvanoplastia da como resultado un revestimiento suave, uniforme y rápido para el material que se enchapa, cambiando efectivamente la superficie del material.

Hay una serie de pasos y procesos diferentes que pueden estar involucrados en la galvanoplastia, incluida la limpieza, el golpe, la deposición electroquímica, la galvanoplastia por pulsos y la galvanoplastia con cepillo.

Efectos :

La galvanoplastia se utiliza para proporcionar una capa protectora, una apariencia decorativa o para cambiar las propiedades de un material para la ingeniería. La galvanoplastia mejora las propiedades químicas, físicas y mecánicas de la pieza de trabajo, lo que afecta la forma en que se desempeña cuando se mecaniza.

El revestimiento de la pieza de trabajo se puede usar para construirla a partir de un tamaño más pequeño, hacer que sea más fácil de mecanizar y aumentar la soldabilidad, la conductividad o la reflectividad.

2. Recubrimiento no electrolítico

El metalizado sin electricidad se llama así porque es un método de metalizado que no utiliza energía eléctrica externa. El recubrimiento sin electricidad implica una reacción química que induce la reducción de átomos metálicos.

En otras palabras, la solución de iones metálicos (partículas) cuando se mezcla con un agente reductor se convierte en un metal sólido cuando entran en contacto con el metal catalizador (que desencadena la reacción). Esto da como resultado que el metal se recubra con una capa sólida del metal revestido.

Efectos

El recubrimiento electrolítico o autocatalítico es adecuado para diversos tamaños y formas de materiales y no requiere electricidad externa ni baños de recubrimiento, lo que reduce los costos. Sin embargo, el enchapado sin electricidad es más lento, no puede crear placas gruesas y es más difícil de controlar que el enchapado galvánico.

El método más común de metalizado autocatalítico es el niquelado electrolítico. Sin embargo, con esta técnica también se pueden aplicar chapados en plata, oro y cobre.

Los efectos del metalizado sin electricidad en el producto final incluyen la protección del metal base contra la corrosión, el aumento del tamaño de la pieza de trabajo y la alteración de la soldabilidad, la reflectividad y la conductividad.

3. Recubrimiento por inmersión

El recubrimiento por inmersión consiste en sumergir un metal en una solución de iones metálicos de un metal más noble. Los iones del metal más noble son más estables y, por lo tanto, hay un "tirón" natural para desplazar los iones metálicos de la superficie del metal menos noble con una capa delgada de iones metálicos más nobles.

El chapado por inmersión es un proceso más lento y solo se puede utilizar para chapar menos metales nobles con metales más nobles. Los metales más nobles son metales que son químicamente inertes. Por ejemplo, oro, platino o plata.

Efectos

El enchapado por inmersión da como resultado solo una capa delgada de enchapado, después de lo cual el proceso de enchapado se detendrá. El revestimiento de inmersión también parece tener una peor calidad de adhesión, donde el revestimiento no se "pega" tan firmemente al metal base.

Los efectos del recubrimiento por inmersión en el producto final incluyen una mayor resistencia a la corrosión, conductividad eléctrica alterada, cambio de apariencia, mayor dureza, tolerancia a la torsión y capacidades de unión modificadas.

4. Carburación

También conocido como cementación, la cementación es un proceso de tratamiento térmico que produce una superficie resistente al desgaste mientras mantiene la resistencia del núcleo. Por lo general, se aplica al acero con bajo contenido de carbono después del mecanizado, así como a los engranajes, cojinetes, etc.

La cementación es adecuada para formas complejas de materiales de bajo costo que se pueden mecanizar fácilmente para obtener una superficie muy dura. El proceso consiste en calentar la pieza en un horno de pozo o en un horno de atmósfera sellada.

Luego, los gases carburantes (generalmente monóxido de carbono pero también cianuro de sodio y carbonato de bario) se introducen a temperatura, y el calor y la temperatura afectan la profundidad de la difusión del carbono. Luego, la pieza se enfría lentamente para enfriarla más tarde o se enfría directamente en aceite.

5. Deposición física de vapor (PVD)

PVD es una familia de procesos de recubrimiento en los que se depositan películas delgadas sobre el sustrato. En el proceso de deposición física de vapor, el material de revestimiento sólido, como el titanio, el cromo o el aluminio, se evapora por calor o por bombardeo con iones.

Durante el proceso, se introduce un gas reactivo como el nitrógeno, que forma un compuesto con el vapor de metal y se deposita en la superficie del metal como una capa muy fina. Esto da como resultado una unión extremadamente fuerte entre el revestimiento y la pieza metálica.

Algunas de las ventajas de PVD son; superficie muy dura y resistente a la corrosión, resistencia a altas temperaturas y buena resistencia al impacto.

Ideal para una amplia gama de aplicaciones:

• Aeroespacial
• Automoción
• Herramientas de corte
• Médico
• Armas de fuego
• Óptica
• Películas delgadas como tinte de ventana, envases de alimentos

6. Recubrimiento por pulverización de plasma

El recubrimiento por pulverización de plasma es uno de los tipos menos conocidos de recubrimiento de metal. En este proceso de recubrimiento, también conocido como rociado térmico, se rocía material fundido o ablandado por calor sobre una superficie para proporcionar el recubrimiento.

El material de recubrimiento se inyecta en una llama de plasma de muy alta temperatura (hasta 10 000 K en calor), se calienta rápidamente y luego se acelera a una alta velocidad en la superficie de la pieza y se enfría rápidamente para formar un recubrimiento en la superficie de la pieza. .

El proceso produce un recubrimiento, generalmente en materiales estructurales, para brindar protección contra temperaturas muy altas, por ejemplo, en la gestión del calor de escape. También proporciona resistencia a la corrosión y al desgaste. El recubrimiento también puede cambiar la apariencia y las propiedades eléctricas de la pieza.

Metales utilizados en el enchapado

Cincado

El zinc es un material económico que se utiliza para proporcionar un revestimiento galvanizado en muchos sustratos metálicos. Además de ser galvanizado, el elemento se aplica mediante el proceso Sherardizing, por inmersión en baño fundido y por aspersión.

En el proceso electrolítico o en frío, el artículo a recubrir se configura como un cátodo en un baño electrolítico de sales de zinc solubles junto con un ánodo de zinc metálico. El proceso produce un recubrimiento altamente dúctil de zinc puro cuyo espesor y uniformidad se pueden controlar con precisión.

El proceso Sherardizing se usa para recubrir artículos pequeños de ferretería como tornillos y clavos. Los artículos se cargan en un barril junto con polvo de zinc y se calientan a aproximadamente 500F. Las piezas se giran en el barril produciendo un recubrimiento que es de aproximadamente 90 % de zinc y 10 % de hierro.

El zinc fundido también se puede aplicar por inmersión o por recubrimiento manual de artículos más grandes. A veces, se agrega una pequeña cantidad de aluminio al baño para mejorar la fluidez y mejorar el recubrimiento de formas extrañas.

Asimismo, un pequeño porcentaje de estaño en el baño ayuda a lograr un recubrimiento uniforme del sustrato y un mejor acabado. El proceso de inmersión en caliente produce una capa de aleación de zinc y hierro adyacente al metal base que puede ser algo frágil y afectar la adhesión de las capas exteriores.

El rociado de metal, o metalizado, usa una llama para derretir polvos metálicos o alambres e incidir sobre la superficie de un sustrato, produciendo una unión mecánica entre el recubrimiento y el metal base. La superficie del metal base debe ser algo áspera para que se produzca la unión mecánica, pero de esta manera se pueden aplicar recubrimientos bastante gruesos.

Los recubrimientos también pueden ser porosos, pero debido a que el zinc es anódico para el hierro y el acero, esto no afecta la capacidad del recubrimiento para evitar la corrosión. La naturaleza porosa del metal rociado también lo hace bueno para retener la pintura.

Revestimiento de cadmio

El revestimiento de cadmio se usó en un momento como sustituto del zinc y, a menudo, se recubrió con diversos artículos automotrices. Los fabricantes de aeronaves lo especificaron por sus características de protección sacrificatoria y su lubricidad natural para los componentes que se extraían y reinstalaban con frecuencia.

Fue particularmente adecuado para ambientes marinos donde resiste bien el agua dulce y salada. Debido a problemas de seguridad, su uso como material de recubrimiento ha disminuido con los años, aunque todavía está disponible. Muchos fabricantes aeroespaciales han recurrido al revestimiento de aleación de zinc y níquel.

Revestimiento de cromo

El cromado a menudo tiene un propósito meramente decorativo, pero también fomenta una mayor resistencia a la corrosión y dureza, lo que lo hace útil para aplicaciones industriales donde el desgaste es una preocupación. Aquí se lo conoce como cromado duro y, a veces, se usa para restaurar las tolerancias en las piezas desgastadas.

El cromo se recubre con mayor frecuencia sobre níquel en la producción de muebles de acero, molduras de automóviles, etc. El níquel en sí generalmente se recubre sobre cobre, y la combinación de estas tres capas de elementos solo protege el metal subyacente de la corrosión al excluir el aire y la humedad; es decir, no hay acción anódica. Por lo tanto, el revestimiento debe aplicarse correctamente para lograr una protección adecuada contra la corrosión.

El cromado es un proceso de galvanoplastia que suele implicar el uso de un ácido crómico conocido como cromo hexavalente. Los baños de cromo trivalente, que consisten principalmente en sulfato de cromo o cloruro de cromo, son otra opción para fines industriales.

El cromato a veces se aplica sobre el zincado para proteger el zinc y, en algunos casos, cambiar el color del metal, como, por ejemplo, el zincado verde o negro.

Niquelado

El níquel es un metal de enchapado popular, especialmente porque es útil en el enchapado sin electricidad. El niquelado a menudo recubre productos para el hogar como pomos de puertas, cubiertos y accesorios de ducha para mejorar la decoración y la resistencia al desgaste.

Las placas de níquel comúnmente se unen con cobre y aluminio, pero también funcionan en una amplia variedad de metales y sirven como recubrimientos subyacentes para el cromo.

En el chapado sin electricidad, se utiliza una aleación de fósforo de níquel. El porcentaje de fósforo en la solución puede variar entre 2 y 14%. Los niveles más altos de fósforo mejoran la dureza y la resistencia a la corrosión. Los niveles más bajos de fósforo permiten una mayor soldabilidad y magnetismo.

Recubrimiento de cobre

El cobre es otro metal de recubrimiento popular para aplicaciones que requieren alta conductividad y rentabilidad. El revestimiento de cobre a menudo sirve como pretratamiento de revestimiento de contacto para revestimientos metálicos posteriores, como se discutió anteriormente.

También es un metal de recubrimiento popular para componentes electrónicos como placas de circuito impreso. La alta eficiencia del recubrimiento y el bajo costo del material hacen que el cobre sea uno de los metales menos costosos para recubrir.

Hay tres tipos de procesos de recubrimiento de cobre alcalino, ligeramente alcalino y ácido. Los niveles alcalinos más altos brindan un poder de lanzamiento superior, pero requieren densidades de corriente más bajas y precauciones de seguridad mejoradas. Los inspectores de salud han relacionado el cianuro en los baños de cobre alcalino con ciertos peligros para la salud, por lo que es importante monitorear estos niveles.

Chapado en oro

El oro es apreciado por su alta resistencia a la oxidación y conductividad eléctrica. El baño de oro, que se diferencia del dorado en que el oro no es una lámina, es una de las formas más sencillas de impartir estas características a metales como el cobre y la plata. El proceso se usa a menudo para la decoración de joyas y para mejorar la conductividad de las piezas electrónicas, como los conectores eléctricos.

Cuando se recubre el cobre con oro, el deslustre es un problema y se puede resolver más fácilmente si se deposita previamente con un golpe de níquel. Además, tenga en cuenta la dureza y la pureza del oro al determinar factores como la mezcla óptima del baño y la duración de la inmersión.

Chapado en plata

Al igual que el oro, la plata se utiliza en aplicaciones de revestimiento que exigen un atractivo decorativo y una conductividad eléctrica mejorada. En general, la plata sirve como una solución de enchapado más rentable porque es más económica que el oro y el cobre enchapa bien.

Los problemas que pueden limitar el enchapado en plata como una solución de enchapado viable incluyen la humedad y la corrosión galvánica. Específicamente, el enchapado en plata no funciona bien para aplicaciones que están sujetas a mucha humedad porque la plata es propensa a agrietarse y descascararse, lo que eventualmente puede exponer el sustrato base.

Estañado

El acero estañado se ha utilizado durante mucho tiempo para el envasado de alimentos y bebidas. Además de proporcionar resistencia a la corrosión, el estaño no es tóxico y proporciona un recubrimiento que ayuda a que el acero se forme fácilmente (gracias a la lubricidad que proporciona el estaño) y se suelda fácilmente.

Un proceso de pasivación recubre la hojalata con aceite apto para uso alimentario, lo que también mejora la adherencia de las lacas. Las hojas de hojalata se pueden especificar con diferentes espesores de estaño en cada cara para adaptarse mejor a las necesidades de las superficies internas y externas del contenedor a sus entornos.

La hojalata también se utiliza en otras aplicaciones de embalaje, desde latas de pintura hasta latas de grasa. La hojalata se fabrica casi invariablemente mediante el proceso de inmersión en caliente. El estañado también se utiliza en la fabricación de componentes electrónicos.

Otro revestimiento a base de estaño, conocido como terneplate, utilizaba tradicionalmente una aleación de estaño y plomo como inhibidor de la corrosión sobre el acero. Pintado, el metal podría durar 90 años si se mantiene regularmente, lo que lo hace ideal para techos de hojalata.

Actualmente, se ha eliminado el plomo y se aplica estaño sobre acero inoxidable para crear un techado resistente a la corrosión que desarrolla una pátina suavizada. El material puede durar el doble que los techos de cobre.

Baño de rodio

El rodio es un tipo de platino que brinda resistencia al deslustre, resistencia a los rayones y una apariencia blanca y brillante. El baño de rodio también es común en la producción de joyas, especialmente en situaciones donde el oro blanco requiere un baño. La plata, el platino y el cobre también son metales base populares para el baño de rodio.

Una desventaja del baño de rodio es que la barrera protectora de rodio eventualmente se desgastará en aplicaciones que están sujetas a altos niveles de desgaste. Esto eventualmente puede conducir a la decoloración y probablemente requerirá una segunda ronda de enchapado después de algunos años.