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buen trabajo introducción a la materia de procesos de producción en dicho documento encontraras una investigación de los tipos de recubrimientos y mesclas...

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U4 INVESTIGAR LOS DIFERENTES TIPOS DE RECUBRIMIENTOS DE LOS MATERIALES SUS CARACTERÍSTICAS Y APLICACIONES. AL ALUM UM UMNO NO NO:: LUCAS GARCIA CESAR ARMANDO

FA FACILI CILI CILITA TA TADO DO DOR R: IN ING. G. CARLOS OREZA SANZ

GR GRUP UP UPO O: III B

Diferentes tipos de recubrimientos de los materiales sus características y aplicaciones. Recubrimiento industrial: ¿qué es y para qué sirve? Cuando hablamos de recubrimiento industrial nos referimos a aquellos materiales que además de proporcionar un acabado estético y atractivo, protegen de elementos extraños y nocivos la superficie en la que fueron aplicados; ya sea aluminio, fibra de vidrio, mampostería, concreto, aluminio, acero al carbón y acero galvanizado (por mencionar algunos). Aunque comúnmente es empleado para evitar y/o controlar la corrosión (uno de los principales dolores de cabeza de cualquier empresa), en el mercado industrial resulta mucho más necesario y en múltiples áreas. Esto, porque un daño así (oxidación, por ejemplo) puede derivar en pérdidas en la producción o, en el peor de los casos, de vidas humanas. Sí, trabajar en un espacio que no cuenta con todos los estándares de seguridad siempre será riesgoso. Diferentes tipos de recubrimientos de los materiales Niquelado El niquelado es un recubrimiento metálico de níquel, realizado mediante baño electrolítico, que se da a los metales, para aumentar su resistencia a la oxidación y a la corrosión y mejorar su aspecto en elementos ornamentales. Hay dos tipos de niquelado: Niquelado mate y Niquelado brillante. El niquelado mate se realiza para dar capas gruesas de níquel sobre hierro, cobre, latón y otros metales ( el aluminio es un caso aparte) es un baño muy concentrado que permite trabajar con corrientes de 8 - 20 amperios por decímetro cuadrado, con el cual se consiguen gruesos capas de níquel en tiempos razonables. los componentes que se utilizan en el niquelado son: Sulfato de níquel, cloruro de níquel, ácido bórico y humectante El niquelado brillante se realiza con un baño de composición idéntica al anterior al que se le añade un abrillantador que puede ser sacarina por ejemplo. Para obtener la calidad espejo la placa base tiene que estar pulida con esa calidad. La temperatura óptima de trabajo está entre 40 y 50 °C, pero se puede trabajar bien a la temperatura ambiente.

En los baños de niquelado se emplea un ánodo de níquel que se va disolviendo conforme se va depositando níquel en el cátodo. Por esto la concentración de sales en el baño en teoría no debe variar y esos baños pueden estar mucho tiempo en activo sin necesidad de añadirles sales. Imágenes: piezas con recubrimiento niquelado

Anodizado Anodización o anodizado es una técnica utilizada para modificar la superficie de un material. Se conoce como anodizado a la capa de protección artificial que se genera sobre el aluminio mediante el óxido protector del aluminio, conocido como alúmina. Esta capa se consigue por medio de procedimientos electroquímicos, de manera que se consigue una mayor resistencia y durabilidad del aluminio. Con estos procedimientos se consigue la oxidación de la superficie del aluminio, creando una capa protectora de alúmina para el resto de la pieza. La protección del aluminio dependerá en gran medida del espesor de esta capa (en micras). El nombre del proceso deriva del hecho que la pieza a tratar con este material hace de ánodo en el circuito eléctrico de este proceso electrolítico. La anodización es usada frecuentemente para proteger el aluminio y el titanio de la abrasión, la corrosión, y para poder ser tintado en una amplia variedad de colores. Las técnicas de anodizado han evolucionado mucho con el paso del tiempo y la competencia en los mercados por lo que pasamos de una capa de óxido de aluminio con el color gris propio de este óxido hasta la coloración posterior a la formación de la capa hasta obtener colores tales como oro, bronce, negro y rojo. Las últimas técnicas basadas en procesos de interferencia óptica pueden proporcionar acabados tales como azul, gris perla y verde. Hay distintos métodos de coloración de las capas de óxido formadas: coloración por sales y coloración por tintes siendo la primera opción la más habitual y la que más calidad en acabado y durabilidad garantiza.

Como técnica reciente se está desarrollando los acabados por interferencia (azul, gris y verde) basados en modificaciones posteriores del poro del óxido de aluminio formado en la etapa propia de anodizado. Esta modificación microscópica del poro se consigue mediante reproducción de condiciones de temperatura, concentraciones de electrolito, voltajes, superficie de carga afectada y características de la aleación. El control de estas variables y la reproducibilidad de Imagen: recubrimiento anodizado

las condiciones del proceso son las que determinan el acabado azul, gris o verde.

Cromado electrolítico El proceso de recubrimiento electrolítico consiste en sumergir la superficie a tratar en un electrolito que posee los iones del metal a depositar. La pieza a recubrir constituye el cátodo de la cubeta electrolítica, mientras el ánodo está formado por piezas de gran pureza del metal que se deposita. Estas piezas tienen como misión mantener constante la concentración de los iones metálicos en el electrolito. Los principales tipos de cromado son: Cromado decorativo, en este proceso se depositan capas finas de cromo sobre la superficie para mejorar el aspecto de piezas tales como herramientas manuales, pomos, tiradores, accesorios de baño y piezas de automoción. Este tipo de cromado crea un acabado final blanco azulado y reduce la oxidación; Cromo duro, proceso en el que se deposita una capa de cromo gruesa que proporciona resistencia a la corrosión y al desgaste. Se usa para componentes industriales que deben soportar grandes esfuerzos de rozamiento, de impacto o altas temperaturas, tales como asientos de válvulas, cojinetes, cigüeñales, ejes de pistones, etc. También se utiliza para que un elemento desgastado recupere sus dimensiones; Cromado de conversión, tratamiento superficial que proporciona resistencia a la corrosión. Esta protección se consigue por medio de una fina capa que interactúa con el metal base.

Este tipo de procesos pueden utilizar cromo trivalente o cromo hexavalente. El uso de uno u otro dependerá de las características en cuanto a aspecto, dureza y resistencia a la corrosión que se pretende aportar al material una vez realizado el tratamiento superficial. La situación de trabajo a considerar en esta ficha es el cromado de cualquiera de los tipos descritos, utilizando cromo hexavalente, en proceso manual en el que las tareas se desarrollan a pie de cuba. Las piezas a tratar son introducidas a una determinada temperatura en cubas electrolíticas ácidas que contienen trióxido de cromo (conocido como ácido crómico) en las que se hace circular una corriente eléctrica continua para generar la capa de cromo sobre la pieza.

Cobrizado El propósito del cobrizado es proporcionar un recubrimiento decorativo, un recubrimiento base para electro depositar otros recubrimientos o para redimensionar piezas gastadas. Antes de que cualquier pieza entre al proceso de cobrizado, debe haber sido sometida al proceso de preparación de la superficie. El proceso de cobrizado puede realizarse por dos métodos, en colgado o en tambor. El método de colgado es utilizado para la mayoría de las piezas, y consiste en colgar las piezas con alambre de cobre sobre la barra conductora central para poder introducirlas al tanque; el método de tambor es utilizado cuando se requiere electro depositar una gran cantidad de piezas pequeñas, las cuales se depositan dentro de un tambor acoplado a un motor eléctrico, el cual debe de quedar sumergido completamente dentro del tanque.

El movimiento de rotación permite que todas las piezas dentro del barril estén en contacto con el baño y al mismo tiempo produce una agitación del baño para lograr un mejor acabado. El proceso de cobrizado consta de dos etapas, la primera consiste en introducir la pieza en un baño de cobre alcalino, el cual está compuesto por los siguientes elementos: Cianuro de cobre: 22 g/L Cianuro de sodio: 35 g/L Carbonato de sodio: 15 g/L Para el baño de cobre alcalino se utiliza un tanque con una capacidad de 655 L y se emplean ánodos de cobre cuya presentación es en forma de bloques, estos ánodos son depositados en cestas de titanio las cuales son envueltas en bolsas de polipropileno. El baño de cobre alcalino es operado a temperatura ambiente, utilizando un voltaje comprendido entre 5 a 7 V, aplicando agitación manual y se controla el tiempo de permanencia de la pieza en el baño el cual oscila entre 1 a 10 minutos dependiendo del tamaño de la pieza. Con este baño se puede lograr un espesor de recubrimiento entre 5 µm a 10 µm. Al baño de cobre alcalino se le aplica filtración de acuerdo al nivel de producción requerido, si la producción es constante se filtra cada quince días y si la producción es variable se filtra una vez al mes.

Galvanizado Galvanizado es el proceso electroquímico por el cual se puede cubrir un metal con otro. Se denomina galvanización pues este proceso se desarrolló a partir del trabajo de Luigi Galvani, quien descubrió en sus experimentos que si se pone en contacto un metal con una pata cercenada a una rana, ésta se contrae como si estuviese viva, luego descubrió que cada metal presentaba un grado diferente de reacción en la pata de rana, por lo tanto cada metal tiene una carga eléctrica diferente, según el

tipo de metal lo cual se debe a que se han descubierto metales con mucha carga eléctrica por el magnetismo de la tierra. La función del galvanizado es proteger la superficie del metal sobre el cual se realiza el proceso. El galvanizado más común consiste en depositar una capa de zinc (Zn) sobre hierro (Fe); ya que, al ser el zinc más oxidable, menos noble, que el hierro y generar un óxido estable, protege al hierro de la oxidación al exponerse al oxígeno del aire. Se usa de modo general en tuberías para la conducción de agua cuya temperatura no sobrepase los 60 °C ya que entonces se invierte la polaridad del zinc respecto del acero del tubo y este se corroe en vez de estar protegido por el zinc. Para evitar la corrosión en general es fundamental evitar el contacto entre materiales disímiles, con distinto potencial de oxidación, que puedan provocar problemas de corrosión galvánica por el hecho de su combinación. Puede ocurrir que cualquiera de ambos materiales sea adecuado para un galvanizado potencial con otros materiales y sin embargo su combinación sea inadecuada, provocando corrosión, por el distinto potencial de oxidación comentado.

Imagen; tubos galvanizados para tuberías

Zincado El proceso de zincado, o electrozincado, es un proceso en el que se adhiere una capa de zinc al acero para protegerlo contra la corrosión, que es deterioro de un material cuando está en contacto con el aire y la humedad, regresando a su forma de mayor estabilidad o de menor energía interna (generalmente mineral). El electrozincado es el método de recubrimiento electrolítico de acero más utilizado. Este proceso de recubrimiento garantiza una protección razonable contra la corrosión y una apariencia agradable de las piezas a un coste bajo. El recubrimiento también se usa para mejorar las propiedades de corrosión y la persistencia de la pintura. Consiste en aplicar zinc a la lámina de acero y decapar por electrodeposición. A diferencia de otros revestimientos de zinc, como el pintado con zinc, el proceso de zincado es continuo y el espesor del revestimiento es mínimo, e igual que el galvanizado, implica una serie de baños y enjuagados antes del baño de zinc.

El uso del zincado electrolítico frente a galvanizado por inmersión en zinc, pinturas, y otros recubrimientos, tiene varias razones: El espesor de la capa protectora de zinc suele ser de 10 micras y no superior a las 30 micras, consiguiendo que no se aumente el volumen de la pieza. En algunos casos esto se hace imprescindible. La capa protectora se adhiere electrolíticamente a la pieza. Esta capa pasa a formar parte de la pieza, con lo que se podrá doblar, plegar y modificar la pieza sin pérdida de capa protectora. El zincado electrolítico no deforma los materiales, el proceso se realiza a temperatura ambiente. El precio del zincado electrolítico es más económico, que otras opciones de recubrimiento. Versatilidad en acabados, distintos pasiva dos. El zincado electrolítico tiene un aspecto fino y brillante, no deja rebabas, ni impurezas. Posiblemente una de las mejores opciones para proteger sus materiales contra la corrosión. El uso del zincado electrolítico frente a galvanizado por inmersión en zinc, pinturas, y otros recubrimientos, tiene varias razones: El espesor de la capa protectora de zinc suele ser de 10 micras y no superior a las 30 micras, consiguiendo que no se aumente el volumen de la pieza. En algunos casos esto se hace imprescindible. La capa protectora se adhiere electrolíticamente a la pieza. Esta capa pasa a formar parte de la pieza, con lo que se podrá doblar, plegar y modificar la pieza sin pérdida de capa protectora. El zincado electrolítico no deforma los materiales, el proceso se realiza a temperatura ambiente. El precio del zincado electrolítico es más económico, que otras opciones de recubrimiento. El zincado electrolítico tiene un aspecto fino y brillante, no deja rebabas, ni impurezas. El sistema de calidad le garantiza acabados profesionales.

Posiblemente una de las mejores opciones para proteger sus materiales contra la corrosión.

Pinturas La pintura es una composición líquida pigmentada, que se convierte en película sólida y opaca después de su aplicación en capa fina. En realidad, debe hablarse con más exactitud de películas «relativamente» opacas, ya que normalmente éstas son algo translúcidas. Las pinturas son substancias naturales o artificiales, generalmente orgánicas, adecuadas para formar sobre la superficie de un objeto una película continua y adherente, que le confiera poder protector, decorativo, aislante, filtrante a determinadas radiaciones, ete. En la industria automovilística, el empleo de las pinturas ha tenido como objetivo principal dotar a las carrocerías y demás elementos de cierta protección, además del aspecto decorativo. En relación con los componentes fundamentales de una pintura hay que indicar que el ligante es el elemento no volátil, constituido por una resina y aceites naturales o sintéticos, mientras que el pigmento es la materia pulverulenta insoluble (dispersa en el ligante) que confiere color, poder cubriente y de relleno, y los disolventes y diluyentes (orgánicos y volátiles) constituyen el vehículo que facilita la aplicación y formación de la película de pintura. El ligante y los pigmentos representan la parte seca y constituyen la película definitiva (que permanece después de la evaporación de los disolventes y diluyentes) y, por tanto, la parte activa y útil de las pinturas. El ligante protege los pigmentos de los ataques de los agentes externos, mientras que éstos detienen la penetración de la luz e impiden su acción perjudicial sobre el estrato superficial. Los disolventes y diluyentes tienen la función transitoria de hacer más fluida la pintura, para poder aplicarla convenientemente; no obstante, en algunos casos, como en las pinturas al aceite (donde éste realiza a la vez las funciones de diluyente y ligante) no son necesarios. Las pinturas en polvo, más modernas, constituyen un caso similar.

Métodos de recubrimiento de pintura en metales ROCIADO SIN AIRE (“Airless”) El equipo sin aire le ofrece un medio muy rápido de cubrir superficies grandes con un mínimo de rocío excesivo o rebote. El rocío en el sistema sin aire se forma forzando el recubrimiento o fluido por un orificio muy pequeño en el casquillo rociador de la pistola a presiones extremadamente altas. La atomización del fluido ocurre sin el uso de chorros de aire, lo que ha originado el nombre de “rociamiento sin aire”. El rocío producido tiene un patrón húmedo completo para la formación rápida de la película y mayor penetración de la superficie. Por lo tanto, la aplicación del recubrimiento se hace más rápidamente. Sin embargo, se requiere mayor cuidado con el traslado y las pasadas para evitar aplicación excesiva que podría resultar en escurrimiento, depresiones y arrugas. ROCIADO CON AIRE Este es el tipo de equipo rociador más comúnmente usado. Utiliza aire comprimido para ejecutar dos funciones importantes. Primera, atomizar el recubrimiento en la tobera de la pistola y, segunda, suministrar recubrimiento bajo presión del tanque de abastecimiento, bomba o taza a la tobera de la pistola. Este tipo de sistema es el más adaptable de todos los equipos de rociamiento. El uso generalizado del equipo de rociamiento con aire, durante los últimos 50 años, ha tenido como resultado el

perfeccionamiento y refinamiento de las pistolas, toberas, dispositivos reguladores y unidades de abastecimiento de pintura para prácticamente todo tipo de material de recubrimiento y trabajo de pintura. El rociamiento con aire ofrece mayor selección de forma de patrones, con variación de la atomización y humedad del acabado. Además, la descarga de la pistola rociadora es regulada con mayor facilidad para rociamiento de precisión. APLICACIÓN CON BROCHA El recubrimiento con brocha data de hace unos mil años. Los primitivos artesanos utilizaron brochas hechas de colas de varios animales. Hoy día mejores brochas se hacen con cerdas de cerdo, las cuales se obtienen en Rusia, China y en Europa Oriental. Durante la II Guerra Mundial fueron introducidos las brochas de Nylon (sintéticas). Las brochas de Nylon son más durables que las brochas de cerdas de cerdo y conservan mejor su forma, especialmente después de que son usadas con Latex u otros recubrimientos adelgazados con agua.

Lacas La laca una secreción resinosa y translucida producida por el insecto Laccifer lacca, de donde toma el nombre, que habita sobre varias plantas, sobre todo en la India y el Este de Asia. Dicha secreción se halla pegada a las ramas de la planta invadida, y en ella está encerrado el insecto durante casi toda su vida. Una vez recolectada, molida y cocida con otras resinas y minerales, se convierte en goma laca, usada en barnices (transparentes o coloreados), tintas, lacres, adhesivos, etc. Las lacas son productos que forman películas más o menos duras, más o menos brillantes y con buena resistencia al frote. Se le da la protección final al cuero, contra el rayado, el desgaste y la abrasión. Este tipo de producto sólo se puede adherir sobre cueros que tienen un fondo ya aplicado. La laca le da el brillo final.

Lacas Pigmentadas: Son moliendas de pigmentos incorporadas a la nitro o acetoburitato, donde estos actúan como si fueran ligantes. Se emplean en la etapa final del acabado para emparejar el color. Mezcladas con anilinas de complejo metálico 1:2, se logran efectos semi-anilinas de aspectos agradables. Este procedimiento tiene la ventaja respecto del uso de la anilina nitro (sin pigmentar) que obtendremos en toda la superficie del cuero. Lacas Poliuretanos: Dentro de esta familia se distinguen las de un solo componente no reactivo y las de dos componentes reactivos. Estas lacas de un solo componente pueden aplicarse mezcladas con lacas nitrocélulosicas lográndose de esta combinación acabados con mayor solidez y tacto más agradable. Las lacas de dos componentes reactivos se elaboran partiendo de pre-polímeros que contienen grupos de hidroxilos libres y de un segundo componente de endurecedores que contienen grupos izo cianatos. Ambos productos se mezclan antes de aplicarse de manera que la reacción que produce sobre la superficie del cuero es de elevada solidez. Este sistema es utilizado en la fabricación de charol, tapicería, marroquinería, etc., donde se requiere gran solidez y fácil limpieza. La...