Tratamentos Superficiais e Modificación

As superficies cobren todo. O atractivo e as funcións que nos proporcionan as superficies dos materiais son de suma importancia. Therefore SURFACE TREATMENT and SURFACE MODIFICATION are among our everyday industrial operations. O tratamento e modificación de superficies permiten mellorar as propiedades da superficie e pódense realizar como unha operación de acabado final ou antes dunha operación de revestimento ou unión. Os procesos de tratamentos de superficie e modificación (tamén denominados ENXEÑARÍA DE SUPERFICIES) , adaptar as superficies dos materiais e produtos para:

 

 

 

- Controlar a fricción e o desgaste

 

- Mellorar a resistencia á corrosión

 

- Mellorar a adherencia de revestimentos posteriores ou pezas unidas

 

- Modificar as propiedades físicas condutividade, resistividade, enerxía superficial e reflexión

 

- Modificar as propiedades químicas das superficies introducindo grupos funcionais

 

- Cambiar dimensións

 

- Cambiar o aspecto, por exemplo, a cor, a rugosidade... etc.

 

- Limpar e/ou desinfectar as superficies

 

 

 

Mediante o tratamento e modificación de superficies, pódense mellorar as funcións e a vida útil dos materiais. Os nosos métodos comúns de tratamento e modificación de superficies pódense dividir en dúas grandes categorías:

 

 

 

Tratamento e modificación de superficies que cobren superficies:

 

Revestimentos orgánicos: os revestimentos orgánicos aplican pinturas, cementos, laminados, po fundidos e lubricantes sobre as superficies dos materiais.

 

Revestimentos inorgánicos: os nosos revestimentos inorgánicos populares son o galvanoplastia, o revestimento autocatalítico (chapamentos sen electrodos), os revestimentos de conversión, as pulverizacións térmicas, a inmersión en quente, o revestimento duro, a fusión en forno, os revestimentos de película fina como SiO2, SiN en metal, vidro, cerámica, etc. O tratamento e modificación de superficies que inclúen revestimentos explícanse en detalle no submenú relacionado, por favorprema aquí Revestimentos funcionais / Revestimentos decorativos / Película delgada / Película gruesa

 

 

 

Tratamento de superficies e modificación que altera as superficies: aquí nesta páxina concentrarémonos nestes. Non todas as técnicas de tratamento e modificación de superficies que describimos a continuación son a escala micro ou nano, pero non obstante mencionarémolas brevemente xa que os obxectivos e métodos básicos son similares en gran medida aos que están na escala de microfabricación.

 

 

 

Endurecemento: endurecemento superficial selectivo por láser, chama, indución e feixe de electróns.

 

 

 

Tratamentos de alta enerxía: algúns dos nosos tratamentos de alta enerxía inclúen a implantación iónica, o acristalamento e fusión con láser e o tratamento con feixe de electróns.

 

 

 

Tratamentos de difusión fina: os procesos de difusión fina inclúen a nitrocarburación ferrítica, a boro, outros procesos de reacción a alta temperatura como TiC, VC.

 

 

 

Tratamentos de difusión pesada: os nosos procesos de difusión pesada inclúen cementación, nitruración e carbonitruración.

 

 

 

Tratamentos especiais de superficie: os tratamentos especiais como os tratamentos crioxénicos, magnéticos e sónicos afectan tanto ás superficies como aos materiais a granel.

 

 

 

Os procesos de endurecemento selectivo pódense realizar por chama, indución, feixe de electróns, feixe láser. Os substratos grandes son endurecidos en profundidade mediante o endurecemento á chama. Por outra banda, o endurecemento por indución úsase para pezas pequenas. O endurecemento do láser e do feixe de electróns ás veces non se distingue dos dos revestimentos duros ou dos tratamentos de alta enerxía. Estes procesos de tratamento e modificación de superficie só son aplicables aos aceiros que teñen o contido suficiente de carbono e aliaxe para permitir o endurecemento por endurecemento. Os ferros fundidos, os aceiros ao carbono, os aceiros para ferramentas e os aceiros de aliaxe son axeitados para este método de tratamento e modificación de superficies. As dimensións das pezas non se ven alteradas significativamente por estes tratamentos superficiais de endurecemento. A profundidade de endurecemento pode variar desde 250 micras ata a profundidade de toda a sección. Non obstante, no caso de toda a sección, a sección debe ser delgada, inferior a 25 mm (1 polgada) ou pequena, xa que os procesos de endurecemento requiren un arrefriamento rápido dos materiais, ás veces nun segundo. Isto é difícil de conseguir en pezas grandes e, polo tanto, en grandes seccións só se poden endurecer as superficies. Como proceso popular de tratamento e modificación de superficies, endurecemos resortes, láminas de coitelos e láminas cirúrxicas entre moitos outros produtos.

 

 

 

Os procesos de alta enerxía son métodos relativamente novos de tratamento e modificación de superficies. As propiedades das superficies cámbianse sen cambiar as dimensións. Os nosos populares procesos de tratamento de superficies de alta enerxía son o tratamento con feixe de electróns, a implantación iónica e o tratamento con raio láser.

 

 

 

Tratamento de feixe de electróns: o tratamento de superficie de feixe de electróns altera as propiedades da superficie mediante o rápido quecemento e o arrefriamento rápido, na orde de 10exp6 centígrados/seg (10exp6 Fahrenheit/seg) nunha rexión moi pouca preto de 100 micras preto da superficie do material. O tratamento con feixe de electróns tamén se pode usar no revestimento duro para producir aliaxes de superficie.

 

 

 

Implantación de ións: este método de tratamento e modificación de superficies usa feixe de electróns ou plasma para converter átomos de gas en ións con enerxía suficiente e implantar/inserir os ións na rede atómica do substrato, acelerado por bobinas magnéticas nunha cámara de baleiro. O baleiro facilita que os ións se movan libremente na cámara. O desajuste entre os ións implantados e a superficie do metal crea defectos atómicos que endurecen a superficie.

 

 

 

Tratamento con feixe láser: do mesmo xeito que o tratamento e modificación da superficie do feixe de electróns, o tratamento con raio láser altera as propiedades da superficie mediante un rápido quecemento e arrefriamento rápido nunha rexión moi pouco profunda preto da superficie. Este método de tratamento e modificación de superficies tamén se pode usar no revestimento duro para producir aliaxes de superficie.

 

 

 

Un know-how en dosificación de implantes e parámetros de tratamento permítenos utilizar estas técnicas de tratamento de superficies de alta enerxía nas nosas plantas de fabricación.

 

 

 

Tratamentos de superficie de difusión fina:

​

A nitrocarburación ferrítica é un proceso de endurecemento que difunde nitróxeno e carbono en metais ferrosos a temperaturas subcríticas. A temperatura de procesamento adoita ser de 565 centígrados (1049 Fahrenheit). A esta temperatura os aceiros e outras aliaxes ferrosas aínda están nunha fase ferrítica, o que resulta vantaxoso en comparación con outros procesos de cementación que se producen na fase austenítica. O proceso úsase para mellorar:

 

•resistencia ao rozamento

 

•propiedades de fatiga

 

•resistencia á corrosión

 

Durante o proceso de endurecemento prodúcese moi pouca distorsión da forma grazas ás baixas temperaturas de procesamento.

 

 

 

O boro é o proceso no que se introduce boro nun metal ou aliaxe. É un proceso de endurecemento e modificación superficial polo cal os átomos de boro se difunden na superficie dun compoñente metálico. Como resultado, a superficie contén boruros metálicos, como boruros de ferro e boruros de níquel. En estado puro estes boruros teñen unha dureza e unha resistencia ao desgaste extremadamente altas. As pezas de metal boro son extremadamente resistentes ao desgaste e adoitan durar ata cinco veces máis que os compoñentes tratados con tratamentos térmicos convencionais como o endurecemento, a cementación, a nitruración, a nitrocarburación ou o endurecemento por indución.

 

​

 

Tratamento e modificación da superficie de gran difusión: se o contido de carbono é baixo (menos do 0,25%, por exemplo), podemos aumentar o contido de carbono da superficie para o endurecemento. A peza pode ser tratada térmicamente por enfriamento nun líquido ou arrefriada en aire tranquilo, dependendo das propiedades desexadas. Este método só permitirá o endurecemento local na superficie, pero non no núcleo. Isto ás veces é moi desexable porque permite unha superficie dura con boas propiedades de desgaste como nas engrenaxes, pero ten un núcleo interno resistente que funcionará ben baixo carga de impacto.

 

 

 

Nunha das técnicas de tratamento e modificación de superficies, a carburación, engadimos carbono á superficie. Expoñemos a peza a unha atmosfera rica en carbono a unha temperatura elevada e permitimos que a difusión transfira os átomos de carbono ao aceiro. A difusión ocorrerá só se o aceiro ten baixo contido de carbono, porque a difusión funciona no principio de concentración diferencial.

 

 

 

Carburación de paquetes: as pezas son embaladas nun medio alto en carbono, como po de carbono e quéntanse nun forno durante 12 a 72 horas a 900 centígrados (1652 Fahrenheit). A estas temperaturas prodúcese gas CO que é un forte axente redutor. A reacción de redución prodúcese na superficie do aceiro liberando carbono. O carbono difúndese na superficie grazas á alta temperatura. O carbono na superficie é de 0,7% a 1,2% dependendo das condicións do proceso. A dureza acadada é de 60 - 65 RC. A profundidade da caixa carburada varía de aproximadamente 0,1 mm ata 1,5 mm. A carburación do paquete require un bo control da uniformidade da temperatura e da consistencia no quecemento.

 

 

 

Carburación de gas: nesta variante de tratamento de superficie, o gas monóxido de carbono (CO) é subministrado a un forno quentado e a reacción de redución da deposición de carbono ten lugar na superficie das pezas. Este proceso supera a maioría dos problemas de carburación do paquete. Non obstante, unha preocupación é a contención segura do gas CO.

 

 

 

Carburación líquida: as pezas de aceiro están inmersas nun baño rico en carbono fundido.

 

 

 

A nitruración é un proceso de tratamento e modificación da superficie que implica a difusión de nitróxeno na superficie do aceiro. O nitróxeno forma nitruros con elementos como o aluminio, o cromo e o molibdeno. As pezas son tratadas térmicamente e templadas antes da nitruración. A continuación, as pezas son limpas e quentadas nun forno nunha atmosfera de amoníaco disociado (contén N e H) durante 10 a 40 horas a 500-625 centígrados (932 - 1157 Fahrenheit). O nitróxeno difunde no aceiro e forma aliaxes de nitruro. Este penetra ata unha profundidade de ata 0,65 mm. O caso é moi duro e a distorsión é baixa. Dado que a carcasa é delgada, non se recomenda o esmerilado superficial e, polo tanto, o tratamento superficial de nitruración pode non ser unha opción para superficies con requisitos de acabado moi lisos.

 

 

 

O proceso de modificación e tratamento superficial de carbonitruración é o máis adecuado para aceiros de aliaxe de baixo carbono. No proceso de carbonitruración, tanto o carbono como o nitróxeno difúndense na superficie. As pezas quéntanse nunha atmosfera dun hidrocarburo (como metano ou propano) mesturado con amoníaco (NH3). Simplemente, o proceso é unha mestura de carburación e nitruración. O tratamento de superficie de carbonitruración realízase a temperaturas de 760 - 870 centígrados (1400 - 1598 Fahrenheit), entón apágase nunha atmosfera de gas natural (sen osíxeno). O proceso de carbonitruración non é adecuado para pezas de alta precisión debido ás distorsións que son inherentes. A dureza acadada é similar á carburación (60 - 65 RC) pero non tan alta como a nitruración (70 RC). A profundidade da caixa está entre 0,1 e 0,75 mm. O caso é rico en nitruros e martensita. É necesario un temperado posterior para reducir a fraxilidade.

 

 

 

Os procesos especiais de tratamento e modificación de superficies están nas primeiras fases de desenvolvemento e a súa eficacia aínda non está comprobada. Son:

 

 

 

Tratamento crioxénico: xeralmente aplicado en aceiros endurecidos, arrefría lentamente o substrato ata uns -166 centígrados (-300 Fahrenheit) para aumentar a densidade do material e así aumentar a resistencia ao desgaste e a estabilidade dimensional.

 

 

 

Tratamento de vibracións: pretenden aliviar o estrés térmico acumulado nos tratamentos térmicos mediante vibracións e aumentar a vida útil.

 

 

 

Tratamento magnético: estes pretenden alterar a liña de átomos dos materiais a través de campos magnéticos e, con sorte, mellorar a vida útil.

 

 

 

A eficacia destas técnicas especiais de tratamento e modificación de superficies aínda está por probar. Tamén estas tres técnicas anteriores afectan o material a granel ademais das superficies.