recubrimientos metalicos

RECUBRIMIENTOS METALICOS
El fin más frecuente e importante de los recubrimientos metalicos es el de proteger
a otros metales de la corrosión. Otros usos son: lograr un conjunto de propiedades
diferentes que no están reunidas en un metal solo o fines decorativos.
La mayoría de los metales, expuestos a la acción del ambiente, sufren
transformaciones físicoquímicas que los degradan, reducen su utilidad y llegan a
destruirlos. Los fenómenos que originan estos cambios se agrupan en el concepto
de corrosión, o, con mayor amplitud, en el de deterioro de materiales.
Para comprender mejor la importancia y la actuación de los recubrimientos
metalicos conviene clasificar los metales disponiéndolos en orden decreciente de
su tendencia a disolverse, es decir, de su potencial negativo, obteniéndose así la
llamada serie de fuerzas electromotrices. Al potencial del hidrógeno se le asigna,
arbitrariamente, el valor cero, y los demás potenciales se obtienen partiendo de
este electrodo tipo (tabla 1). Cualquier metal de esta serie que tenga un potencial
negativo mayor (ánodo) está expuesto a corroerse, si se le une a otro con
potencial negativo menor (cátodo). Esta serie puede sufrir alteraciones en su
ordenación al variar los electrólitos o condiciones ambientes, o por formarse sobre
los metales o aleaciones tenaces películas (pasivación) de óxidos u otros
compuestos que interrumpen la corrosión.
En la mayor parte de los casos, la aplicación de un recubrimiento metalico tiene
por finalidad proteger de la corrosión a otro metal más barato. Para ello, lo más
eficaz es elegir como protector a otro situado en la serie de fuerzas
electromotrices por encima del que se va a proteger. En el caso particular del
hierro, p. ej., son el aluminio, el zinc y, en la mayoría de las condiciones, el cadmio
los que mejor lo protegen. Se dice en estos casos que el metal que forma el
recubrimiento se sacrifica en beneficio del hierro, y tiene poca importancia que
queden sin recubrimientos pequeñas zonas: poros, rayas, bordes de chapas finas.
Puede ocurrir, sin embargo, que por exigencias de dureza, de resistencia al
desgaste mecánico, de aspecto decorativo o de conductividad eléctrica, se
prefiera un metal (níquel, estaño, cobre, plata, oro) o aleación (acero inoxidable,
metal monel, etc.), que aun estando por debajo del hierro en la serie de fuerzas
electromotrices presente, por su tendencia a la pasivación, mayor resistencia a la
corrosión. Entonces es importante que el recubrimiento no presente poros ni otros
defectos que dejen el hierro al descubierto, pues, al comportarse éste
anódicamente con respecto al que forma el recubrimiento, la corrosión en dichas
zonas sería más intensa que si no estuviera recubierto.
En el valor protector influyen, por consiguiente, el método de aplicación y el
espesor de la película protectora.
Los
métodos
de
aplicación
más
importantes
actualmente
son:
Inmersión en metal fundido. Consiste en sumergir el metal que se va a recubrir en
otro metal de menor punto de fusión, en estado fundido. La aplicación más
importante la constituye el recubrimiento de objetos, chapas, barras y alambres de
acero con zinc, y el recubrimiento de acero, cobre y latón con estaño. En menor
extensión se aplica también por este procedimiento el aluminio, para el que resulta
necesario efectuar el recubrimiento en atmósfera de hidrógeno. En este proceso
hay que regular la temperatura y el tiempo para lograr cierta disolución del metal
que se va a recubrir, en el metal fundido, con objeto de que se forme una capa
intermedia de aleación de ambos metales que dé lugar a una buena adherencia
del recubrimiento, pero el espesor de la capa de aleación no debe ser tan grande
que origine una película frágil. Los espesores que se obtienen por este
procedimiento son relativamente gruesos comparados con los que se obtienen por
otros métodos, y presentan menos poros. Sin embargo, tanto el espesor como la
uniformidad del recubrimiento son difíciles de regular.
Cementación. Consiste en calentar a temperaturas relativamente altas el metal
que se va a recubrir, estando rodeado por otro metal, en polvo, que se difunde
originando la película protectora. Así se aplican sobre el acero el wolframio,
cromo,
vanadio,
cobalto,
titanio,
molibdeno,
tántalo
y
otros.
Electrólisis
(V.
GALVANOTECNIA).
Laminación. Consiste en laminar juntos los lingotes superpuestos de dos
metales. La presión provoca la aleación y adherencia. Así se obtienen láminas
bimetales con propiedades que no se encuentran juntas en un solo metal.
Proyección de metal fundido. En una «pistola» de oxígeno y acetileno se funde
un alambre, y el metal fundido se proyecta con aire o un gas inerte comprimido
sobre el objeto. El recubrimiento es económico pero más poroso que el obtenido
por
otros
métodos.
Otros procedimientos que tienen gran importancia, para recubrir con fines
decorativos objetos de plástico, vidrio, cerámica, etc., son los de proyección
catódica
y
evaporación
en
vacío.
Preparación de las superficies. Para todos los procedimientos es requisito
fundamental que las superficies a recubrir estén exentas de grasas, óxidos,
suciedad y materiales extraños, lo que se consigue con el desengrasado,
decapado,
tratamiento
con
chorro
de
arena
y
granalla,
etc.
V. t.: ELECTRÓLISIS.
C. VELASCO CORRAL.
BIBL.: H. H. UHLIG, Corrosión y control de corrosión, Bilbao 1970; R. M. BURLAS y W. W. BRADLEY, Recubrimientos
protectores de los metales, 2 ed. Madrid 1963; P. ORLOWSKI y J. CAUCHETIER, La protección por proyección a pistola, Barcelona
1963; A. KENNETH GRAHAM, Manual de ingeniería de los recubrimientos electrolíticos, México 1967; F. TODT, Corrosión y
protección, Madrid 1959; L. ARBELLOT, Recubrimientos electrolíticos, Barcelona 1965.
Galvanizado
Galvanizado electroquímico
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.
Más tarde ordenó los metales según su carga y descubrió que puede recubrirse un
metal con otro, aprovechando esta cualidad (siempre depositando un metal de
carga mayor sobre otro de carga menor).
De su descubrimiento se desarrolló más tarde el galvanizado, la galvanotecnia, y
luego la galvanoplastia.
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.
Uno de los errores que se comenten con más frecuencia es el del empleo de
tuberías de cobre combinadas con tuberías de acero galvanizado (vid. normas
UNE 12502.3, UNE 112076, UNE 112081). Si la tubería de cobre, que es un
material más noble, se sitúa aguas arriba de la de galvanizado, los iones cobre,
que necesariamente existen en el agua o las partículas de cobre que se puedan
arrastrar por erosión o de cualquier otra procedencia, se cementarán sobre el zinc
del galvanizado aguas abajo y éste se oxidará por formarse una pila bimetálica
local Cu/Zn en los puntos en los que los iones cobre se hayan depositado como
cobre metálico sobre el galvanizado. A partir de ese momento se acelerará la
corrosión del recubrimiento galvanizado en todos esos puntos. Desaparecido el
zinc del recubrimiento, la pila será Cu/Fe y continuará corroyéndose hasta
perforarse el tubo de acero. Como el galvanizado está instalado anteriormente
este fallo pasa desapercibido y se suele atribuir al fin de la vida en servicio o,
incluso, a la mala calidad del galvanizado. La causa, sin embargo ha sido la mala
calidad del diseño: la instalación de la tubería de cobre aguas arriba, que es la que
ha provocado la corrosión del galvanizado, aguas abajo. Por el contrario, en el
caso de que las tuberías de cobre se instalen al final de la red, es decir, aguas
abajo de la tubería de galvanizado, no existe ese problema siempre que se
garantice que no haya agua de retorno que después de pasar por el cobre pase
por el galvanizado. Si existe ese riesgo se deberá colocar un sistema antiretorno.
En cualquier caso, es necesario colocar un manguito aislante entre el acero
galvanizado de la instalación general y la tubería de cobre final para evitar el
contacto galvanizado/cobre. Esta solución, sin embargo, es ineficaz en el caso
anterior, tubería general de cobre y ramales finales de acero galvanizado. Aunque
se elimine la corrosión en el punto de contacto entre ambos materiales, que es lo
único que hace el manguito, no se evitará la corrosión. Ésta se producirá debido a
los iones cobre que transporta el agua, o las partículas de cobre, que producirán
picaduras sobre toda la instalación de galvanizado aguas abajo, tal como se ha
explicado.
Otros procesos de galvanizado muy utilizados son los que se refieren a piezas
decorativas. Se recubren estas piezas con fines principalmente decorativos, la
hebillas, botones, llaveros, artículos de escritorio y un sinfín de productos son
bañados en cobre, níquel, plata, oro, bronce, cromo, estaño, etc.. En el caso de la
bisutería se utilizan baños de oro (generalmente de 18 a 21 quilates). También se
recubren joyas en metales más escasos como platino y rodio.
Galvanizado por inemersion
Consiste en sumergir el material que se desea recubrir en un crisol de zinc
fundido, la reacción de difusión entre los metales da como resultado la formación
de una barrera impermeable que protege a las superficies metálicas del medio
ambiente.
Un acero desprotegido tiene un promedio de vida útil de tan solo dos años antes
de que se afecte su funcionalidad o integridad estructural, en cambio los
recubrimientos galvanizados obtenidos en instalaciones apropiadas, generalmente
duran como minimo diez años sin necesidad de mantenimiento alguno, incluso en
las peores condiciones atmosféricas.
Un recubrimiento que se acaba de hacer presenta generalmente un aspecto
brillante, el cual con el tiempo va desapareciendo debido a la reacción del contacto
del zinc con el aire del ambiente el cual da lugar a la formación de una fina capa
de hidróxidos básicos del zinc de color gris metalico mate, que se conoce como
capa de pasivacion y que constituye una barrera que aisla la superficie del zinc del
medio ambiente.