Recubrimientos metálicos de cromo duro y níquel químico

Inma Fages Serra
Fages Bosch, SL
14/05/2004
Los recubrimientos metálicos de Cromo Duro y Níquel Químico, como es obvio, tienen múltiples aplicaciones industriales, con el objetivo de mejorar las propiedades del material base (aceros, fundición, aleaciones de cobre o aluminio, etc.)
Como principales propiedades destacaremos :
  • Resistencia al desgaste
  • Aumento de dureza
  • Resistencia a la corrosión
  • Mejora de aspecto (color, brillo, etc.)

En el sector industrial del plástico, el cromo duro, se utiliza principalmente por su elevada resistencia al desgaste abrasivo y por su elevada dureza. Así mismo, la aplicación del níquel químico aporta grandes ventajas por su gran uniformidad de espesor en superficies de geometría compleja (Fig.1) y su elevada resistencia a la corrosión.

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Fig. 1 Uniformidad del níquel químico
En los últimos años se han ido desarrollando nuevos recubrimientos compuestos, como el níquel químico PTFE, con unas excelentes propiedades de lubrificación.

La elección del recubrimiento más apropiado siempre ha de estar en función de las exigencias y condiciones de trabajo de la pieza a recubrir.

Níquel PTFE

La incorporación de micropartículas de PTFE en la matriz de un recubrimiento de níquel químico, mejora las propiedades de lubricación del mismo. Estas partículas de PTFE se distribuyen uniformemente por toda la matriz del Níquel, con una proporción que puede oscilar entre un 10- 20% en volumen (Fig.2)
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Fig.2 Recubrimiento de Níquel PTFE
El PTFE o PTFE (politetrafluoretileno) es un termoplástico de gran estabilidad, compuesto como mínimo por 20.000 monómeros del tipo C2F4 unidos en largas cadenas lineales. Su punto de fusión es de 325ºC, y tiene el coeficiente de fricción más bajo de todos los polímeros 0,05. Las excelentes propiedades de antiadherencia son consecuencia de la facilidad que tienen las cadenas moleculares de deslizarse unas sobre otras cuando están sometidas a una tensión cizallante.

El níquel químico PTFE, tiene como principal característica la obtención de una matriz relativamente dura con un elevado poder autolubrificante, y a la vez una buena resistencia a la corrosión.

Propiedades del recubrimiento

Antiadherente por excelencia

La cualidad antiadherente i lubrificante del níquel químico PTFE, aporta numerosas soluciones a los problemas de producción de la maquinaria de extrusión e inyección de plástico.

Es evidente la existencia de paros de producción para efectuar las tareas de mantenimiento y limpieza de los equipos. Con la aplicación del recubrimiento del níquel químico PTFE, los paros se reducen considerablemente.

Resistencia a la corrosión

La resistencia a la corrosión del níquel químico PTFE es elevada debido a su estructura amorfa. La capa de Níquel PTFE que puede oscilar entre 5÷10µm, se deposita sobre una capa de níquel químico de alto contenido en fósforo de unas 10÷15µm (Fig3). Esta capa dúplex de un espesor totalmente uniforme, tiene una elevada resistencia a la corrosión 500 a 1000 horas en el ensayo de niebla salina (Tabla 1).

Resistencia a la corrosión. Ensayo de niebla salina ASTM 117 Ra <0,20mm
Recubrimiento Horas
Níquel químico 15% PTFE >500
Níquel químico 25 mm 10-12% P sin tratamiento >500
Níquel químico 25 mm 10-12% P con tratamiento a 400ºC/lh >200
Cromo Duro 25 mm >200
Resistencia al desgaste y dureza

Las partículas de PTFE incorporadas en la matriz del níquel, hacen que la dureza media del recubrimiento disminuya ( Tabla 2).

Microdureza Vickers
Recubrimiento Sin tratamiento Con tratamiento 350º C/2h
Níquel Químico 15% PTFE 400 600
Níquel Químico 10-12% P 590 980
Cromo duro 1.100 -

No obstante, una menor dureza no implica necesariamente una menor resistencia al desgaste, contrariamente a lo que se ha venido pensando hasta ahora. Esto sucede cuando existe un desgaste muy abrasivo, o cuando la presión aplicada sobre el recubrimiento es muy elevada (Tabla 3).

Propiedades de fricción y desgaste
Recubrimiento rozando con un eje de acero Velocidad de desgaste M3/Nm Coeficiente de fricción
Níquel de PTFE Acero 3 x 10-15 0,10-0,07
Níquel Químico/ Acero 3,4 x 10-13 0,38-0,21
Cromo Duro/Acero 6,9 x 10-14 0,21-0,15
Acero/Acero 5,5 x 10-12 0,48-0,30
Aspecto

La composición del depósito es muy uniforme con apariencia gris satinado, obteniéndose a la vez una gran regularidad de espesor, aún en piezas de geometría compleja (fig.4)

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Aplicaciones

Las aplicaciones industriales de este recubrimiento tienen una gran aceptación en la industria de E.EUU. y Europa por sus características tribiológicas y de resistencia a la corrosión.

El desgaste de piezas y componentes de maquinaria industrial, provoca paro de maquinaria, piezas defectuosas, y como consecuencia una baja productividad y elevados costes. El níquel PTFE por su gran capacidad antiadherente evita muchas de estas situaciones.

Las principales aplicaciones de este recubrimiento se dan en la industria del plástico: en máquinas de extrusión, inyección de plástico, y principalmente en la industria del molde (Fig.5), facilitando el proceso de desmoldeo, y disminuyendo el riesgo de deformación por adherencia del molde en la expulsión de la pieza. Con la aplicación del níquel PTFE también conseguiremos proteger contra la corrosión los canales por donde circula el agua de refrigeración y mejorará la distribución de calor.

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