Revestimientos metálicos resistentes a la corrosión
Los metales ligeros se han convertido en la opción preferida en una amplia gama de industrias. Metales como el aluminio, el titanio y ahora incluso el magnesio se ha vuelto vitales en la industria automotriz, aeroespacial y en muchas aplicaciones de consumo. La combinación de su abundancia, relaciones excepcionales de resistencia a peso y versatilidad significa que son una opción preferida para los ingenieros de productos en todo el mundo.
Algunas aleaciones livianas ofrecen una resistencia a la corrosión superior incluso cuando no se tratan, pero es inevitable que el tratamiento de la superficie sea necesario en un producto acabado, con fines de rendimiento, longevidad y calidad. El magnesio es conocido por su baja resistencia a la corrosión, pero lo que es menos conocido es que algunas aleaciones de aluminio, como 2xxx, 7xxx y otras familias de alta resistencia que contienen cobre u otros metales de transición son igualmente susceptibles.
Seleccionar el método correcto de resistencia a la corrosión es esencial para un diseño y fabricación exitosos de componentes. Cada método tiene un conjunto único de ventajas y posibles problemas. Hemos reunido esta comparación de diferentes métodos de tratamiento para ayudarlo a encontrar la solución más adecuada para sus necesidades.
- Anodizado
El método más popular para mejorar la protección anticorrosiva en aluminio es la anodización. En general, implica un proceso de cuatro pasos para lograr la protección.
La primera etapa consiste en sumergir el material en un baño de solución conductora, típicamente un baño ácido de pH bajo, y conectar la aleación al ánodo de un circuito eléctrico. Cuando se aplica una corriente eléctrica, se produce una reacción de oxidación en la superficie del metal:
2Al (S) + 6OH – (aq) – 6e – Al 2 O 3 (s) + 3H 2 O (l)
Esto hace que el óxido natural en la superficie del metal se espese, creando una capa externa protectora de óxido de aluminio. El grosor se puede modificar extendiendo el tiempo de recubrimiento, ofreciendo así una gama versátil de aplicaciones:
- Cuando se aplica ligeramente, puede proporcionar un buen pretratamiento para pintura o
recubrimientos posteriores
- Se pueden lograr efectos de color específicos cuando se tiñe
- Cuando se aplica finamente (típicamente <20 μm), es translúcido, lo que preserva la estética metálica, si así se desea.
La decisión del grosor del recubrimiento juega un papel clave en la determinación de la resistencia a la corrosión. En condiciones exteriores, o cuando se encuentra bajo un estrés intenso en el interior (como cuando está bajo contacto líquido persistente), se recomienda un mínimo de 20 μm. Cuando las capas necesitan un grosor de 10 μm, el voltaje más alto requerido puede dañar el material, agrietar la capa protectora de óxido y volverse poroso.
Además, el mecanismo de crecimiento y la microestructura columnar causaron grietas en todo el espesor en las esquinas, lo que limita la protección de los bordes que ofrecen las capas de anodizado. Se pueden usar sellos de agua caliente para proporcionar una protección más sustancial, pero se pueden lograr sellos más efectivos mediante el uso de soluciones químicas peligrosas como el acetato de níquel o el dicromato de sodio.
En última instancia, para los materiales que requieren ciertas cualidades estéticas sin dejar de ser altamente resistentes a la corrosión en contacto con líquidos, la anodización no es el mejor método para mejorar la resistencia a la corrosión.
- PEO
La oxidación electrolítica del plasma (PEO) implica el uso de descargas de plasma para transformar la superficie metálica de los metales ligeros. Forma una capa de óxido adhesivo que es dura y densa.
Los componentes se sumergen en un baño y se usa una corriente eléctrica para ‘hacer crecer’ una capa uniforme de óxido en la superficie. PEO ocurre en un proceso de tres etapas :
- Oxidación del sustrato (como ocurre en el proceso de anodización)
- Deposición conjunta de los elementos del electrolito en el recubrimiento.
- Modificación de la capa resultante por descarga de plasma.
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PEO forma recubrimientos duros, densos y resistentes al desgaste para metales livianos como aluminio, titanio y magnesio. Cuando se compara directamente con los recubrimientos anodizados , PEO forma recubrimientos con mayor dureza, pasividad química y una ventajosa estructura de poros irregulares que crea una alta tolerancia a la deformación y una adhesión más fuerte.
Más allá de las características físicas y químicas superiores, el proceso de PEO puede llevarse a cabo en un método respetuoso con el medio ambiente, debido a los electrolitos benignos disponibles para su uso y los subproductos no tóxicos del proceso de oxidación. Los electrolitos están libres de ácidos, amoníaco, metales pesados y cromo, mientras que las soluciones alcalinas de baja concentración utilizadas son de bajo riesgo y se eliminan fácilmente.
Esto culmina en una solución mucho más ecológica que las alternativas, además de tener una gama de otros beneficios.
- Pinturas
Las soluciones de revestimiento de superficies, como pinturas, imprimaciones y otros sistemas poliméricos son aparentemente ilimitadas tanto en presencia como en variedad. El beneficio más atractivo de trabajar con pinturas es que pueden ser coloreadas, terminadas o aplicadas de diferentes maneras.
Las capas superiores poliméricas también están disponibles en una variedad y métodos de aplicación. Se pueden realizar productos químicos y adiciones alternativas que permiten propiedades tales como brillo, dureza adicional, lubricidad, ciertas texturas, estabilidad de temperatura y resistencia química, por nombrar algunas.
Las pinturas proporcionan un método relativamente económico para aumentar la resistencia a la corrosión. Sin embargo, los procesos involucrados son altamente ineficientes; durante la aplicación, se puede evaporar hasta el 50% del revestimiento y el curado en horno produce subproductos nocivos que son peligrosos y costosos de eliminar a gran volumen.
Si bien ofrecen una excelente resistencia a los productos químicos y particularmente a la corrosión, como otros hidrocarburos poliméricos, las pinturas son suaves (su dureza se clasifica con el lápiz de comparación), lo que significa que se rayan y raspan.
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