Recubrimiento

Los recubrimientos pueden servir para permitir que la superficie tratada cumpla una serie de funciones. Por ejemplo:

• La impresión de texto o motivos decorativos tales como en papel, telas o materiales de envoltura flexible.
• Permitir que la superficie adquiera propiedades autoadhesivas tales como las cintas, placas de identificación o material de embalaje.
• Conferirle a la superficie propiedades adhesivas al fundirse, tales como en el caso de sellos de vacío y sellos mediante aplicación de calor.
• Recubrimientos "desprendibles" tales como la cobertura de una cinta adhesiva doble o adhesivos de vinilo
• Recubrimientos con baja energía de superficie para funcionar como superficies no adherentes
• Propiedades ópticas tales como tinte, color, anti-reflexión, y holografías
• Fotosensitividad tales como en películas o papeles de fotografía
• Propiedades electrónicas tales como pasivado o conducción como en el caso de circuitos flexibles
• Propiedades magnéticas tales como en medios magnéticos tales como cintas de grabación de casetes y discos de memoria floppy
• Recubrimientos resistentes al agua o a prueba de agua, por ejemplo para telas o papel
• Propiedades odoríferas, como en cartones de raspar y oler...

Esta lista contiene un resumen de las técnicas de recubrimiento utilizadas en el ámbito de la ciencia de materiales. Las técnicas se pueden clasificar de la siguiente forma:

• Deposición de vapor mediante procesos químicos organometálicos
• Deposición de vapor asistida por eyección electroestática (ESAVD)

• Deposición mediante arco catódico
• Deposición física de vapor mediante haz de electrones (EBPVD)
• Ion plating
• Deposición asistida por haz de iones (IBAD)
• Pulverización asistida por magnetrón

El científico Sebastián González postuló: El procedimiento consiste en la fusión por láser de un polvo metálico sobre un substrato también metálico, formándose una cara en la que ambos están mezclados.El aporte de material puede llevarse a cabo a la par que la aplicación del lásero como deposición previa.Si se predeposita el material antes de fundir, al aplicar el láser, el materialfundido más superficial se deslizará sobre el no fundido hasta llegar al substrato quese funde actuando como disipador térmico permitiendo un endurecimiento rápidodel recubrimiento.Si se aporta recubrimiento junto con el haz láser, una parte de la energía del hazfunde las partículas en suspensión y otra el substrato, por lo que la velocidad deenfriamiento es del orden de los 104 K/s y la difusión del aporte en el substrato esincluso menor que si se predeposita. Esto crea gradientes de temperatura entre elfrente de material fundido y el centro que provocan el movimiento del fluido y portanto la homogeneización del recubrimiento.

Podemos distinguir dos tipos principales de láser según la geometría de la piezay el espesor del recubrimiento:

• Láseres de CO2 para grandes superficies de geometría regular y recubrimientos de varios milímetros de espesor.
• Láseres Nd-YAG con conducción del haz por fibra óptica para recubrimientos de precisión de menos de 1mm de espesor sobre superficies irregulares.

Bastan 0.1 s para que el revestimiento alcance la homogeneidad y solidifique,formando una microestructura de grano fino y de características muy superiores alas formadas en otros procesos de recubrimiento.

Los parámetros del haz que condicionan en el proceso de recubrimiento son:

• Longitud de onda:

Debe adecuarse a la absortividad del material de aporte de modo que el procesosea razonablemente eficiente.

• Potencia:

La energía mínima necesaria para fundir el recubrimiento sobre la superficiebase es de unos 100W/mm² lo que representa una potencia mínima del hazde 2 kW. Una falta de potencia provoca una fusión incompleta del material yun recubrimiento débil, un exceso de potencia da lugar a una fusión excesivadel substrato base y la disolución en este del material de aporte. Un hazcontinuo mejora la tasa de cobertura del material.

• Conducción del haz:

Para evitar posibles daños por salpicaduras se utilizan espejos en vez de lentesporque permiten conseguir una mayor separación del haz aumentando la longitudfocal. Se emplean espejos oscilantes para conseguir un haz de distribuciónde intensidad uniforme ya que influye en el espesor del recubrimiento.Patrón de calentamiento:La fuente de energía más apropiada para grandes recubrimientos de espesoruniforme es aquella con una distribución amplia y regular del calor. Sonapreciables los efectos transitorios en el inicio y final del proceso lo querhace necesario un precalentamiento del material.

• Velocidad transversal:

La velocidad de recubrimiento es generalmente mayor que para tratamientostérmicos superficiales ya que el material se aporta en forma de polvo. Lavelocidad transversal en inversamente proporcional al espesor del recubrimiento.

La condición que han de cumplir el material de aporte y la pieza base parapoder aplicar esta técnica es que sean soldables. Debido a la rápida solidificacióndel recubrimiento se forma entre este y la base una fuerte unión metálica aunquecon la mínima mezcla (< 5%) del material de aporte en el substrato base.Los materiales de base más comunes son aceros al carbono, aleados, de herramientae inoxidables. También son válidas las aleaciones de aluminio, magnesio,hierro y superaleaciones de base níquel.Los materiales de aporte más comunes son aleaciones de cobalto, cromo, carbono,acero, silicio y níquel. Se añaden también elementos con un radio atómicogrande como el tungsteno y el molibdeno para dar dureza a la estructura reticular.También se realizan recubrimientos en los que el material de base y el de aportepertenecen a distintas categorías, aunque en estos casos las condiciones de procesoson muy críticas para conseguir un enlace suficientemente fuerte.

• Gas de protección:

Se utiliza en caso de que el substrato base o el material de aporte sean susceptiblesde oxidación. El gas más utilizado es el argón aunque también sepuede emplear nitrógeno. Uno de los problemas más críticos en el procesoson los descuidos a la hora de diseñar la geometría del aporte de material ylos sistemas de conducción de los gases de protección y transporte de polvode aporte.

• Superposición de cordones de recubrimiento:

Es crítico en caso de necesitar cubrir grandes superficies ya que optimiza lavelocidad de proceso.

• Precalentamiento:

Hay dos motivos principales para ello: Evitar el agrietamiento del recubrimientoe incrementar la disolución del recubrimiento en el substrato pormotivos de composición. El precalentamiento se lleva a cabo en hornos ypermite utilizar como substrato muchas más aleaciones férreas que de norealizarse. También se realiza un enfriamiento controlado de la pieza en casode riesgo de agrietamiento. Tratamiento térmico posterior:Se hace necesario al depositar recubrimientos muy extensos y de espesorconsiderable, en los que quedarán tensiones residuales.

• Tratamiento mecánico posterior:

Los recubrimientos pueden ser granallados tras la deposición para induciresfuerzos residuales de compresión y mejorar la resistencia a la fatiga. Traseste tratamiento la pieza cumple prácticamente con las especificaciones dimensionalesy de rugosidad requeridas.

• Control adaptativo:

Se registran las señales de la zona de interacción láser-recubrimiento, delas que se pueden obtener datos sobre los enlaces entre el recubrimientoy la pieza, porosidad, dureza del recubrimiento, espesor y defectos en elsubstrato.

Ventajas del recubrimiento por láser:

• Baja aportación de energía y por tanto baja distorsión del componente, reduciendo la necesidad de tratamiento posterior de la pieza.

• Estricto control de la disolución permite ajustar la composición del recubrimiento.

• Alta calidad de recubrimiento, pocas imperfecciones y baja porosidad.

• Alta velocidad de enfriamiento, mejor refinamiento de grano.

• Gran precisión, tanto en el espesor como la geometría del recubrimiento

• Proceso susceptible de automatización.

• Gran flexibilidad, uso en piezas irregulares por dirección del haz mediante espejos o fibra óptica.

Desventajas del recubrimiento por láser:

• Coste de los equipos láser frente a las técnicas tradicionales de recubrimiento.

• Necesidad de personal altamente cualificado, elección adecuada del materialde recubrimiento.

Método de fabricación de películas delgadas de materiales diversos. Consiste en la aplicación de pulsos cortos de alta energía sobre un material de aporte, generalmente cerámico, encerrado en una cámara de alto vacío. El material cerámico se desprende y deposita sobre un substrato recubriéndolo como una fina película. El número de pulsos se puede ajustar para conseguir distintos espesores dematerial. En un caso ideal los pulsos del láser deberían tener una longitud de onda corta, es decir, en el espectro ultravioleta. Por lo tanto para estas aplicaciones se utiliza un láser excímero. Bastan pulsos de varios nanosegundos para un desprendimiento no térmico del material de aporte sin cambios en su composición. Es de gran interés especialmente en la fabricación de superconductores a alta temperatura y materiales magnéticos.

• Pulverización catódica (sputtering)
• Evaporación en vacío

• Anodizado
• Recubrimiento por conversión
  • Anodizado
  • Chromate conversion coating
  • Oxidación electrolítica mediante plasma
  • Recubrimiento de fosfato
• Electroplateado
• Ion beam mixing
• Decapado y aceitado, un tipo de recubrimiento de placas de acero.
• Oxidación electrolítica mediante plasma
• Plateado
  • Electroless plating
  • Electroplateado
• Sol-gel

• High velocity oxygen fuel (HVOF)
• Proyección térmica por plasma
• Proyección térmica

• Recubrimiento Antireflectante
• Recubrimiento de espejo

• Coating and printing processes
• Recubrimiento por inmersión
• Epitaxia (fase vapor, fase líquida)
• Esmalte
• Fusion bonded epoxy coating (FBE coating)
• Pintura
  • Enamel paint
  • Silicate mineral paint
• Recubrimiento por polimeros, como por ejemplo Teflón
• Powder coating
• Epitaxia mediante haz de moléculas
• Spin coating
• Agente de recubrimiento

Se pueden clasificar básicamente en dos tipos: chapas de madera y recubrimientos plásticos. Cuando se utilizan chapas de madera se habla de tableros rechapados y cuando se utilizan los recubrimientos plásticos se habla de tableros recubiertos.

Se pueden clasificar básicamente en tres tipos: revestimientos de hormigón, chapas de madera y recubrimientos plásticos. Cuando se utilizan chapas de madera se habla de tableros rechapados y cuando se utilizan los recubrimientos plásticos se habla de tableros recubiertos.

Los recubrimientos se emplean principalmente para el ennoblecimiento de los tableros de partículas y de fibras. Se deberían recubrir las dos caras del tablero con el mismo recubrimiento o con revestimientos de comportamiento similar para evitar que se produzcan descompensaciones en el tablero que puedan provocar su alabeo.

• Enlucido
• Revestimiento (fibra óptica)
• Revoco

• Titanium and titanium alloys, edited by C. Leyens and M. Peters, Wiley-VCH, ISBN 3-527-30534-3, table 6.2: overview of several coating systems and fabriction processes for titanium alloys and titanium aluminides (amended)