PROCESOS DE RECUBRIMIENTO Y DEPOSICIÓN
Algunas veces los materiales no metálicos también se recubren. Ejemplos comunes son: 1) piezas plásticas recubiertas para darles un aspecto metálico; 2) recubrimientos antirreflejantes aplicados a lentes de cristales ópticos y 3) ciertos procesos de recubrimiento y deposición usados en la fabricación de chips semiconductores y tarjetas de circuitos impresos.
En este capítulo se analizan los procesos más importantes de recubrimiento industrial. La característica común de éstos es que todos producen un recubrimiento independiente sobre la superficie del material de sustrato. Debe obtenerse una buena adhesión entre el recubrimiento y el sustrato, y para que esto ocurra la superficie de éste debe estar muy limpia.CHAPEADO Y PROCESOS RELACIONADOS
El chapeado implica el recubrimiento de una delgada capa metálica sobre la superficie de un material del sustrato. Por lo general, el sustrato es metálico, aunque existen métodos para chapear piezas plásticas y cerámicas. La tecnología de chapeado más conocida y de mayor uso es la galvanoplastia.
Galvanoplastia
La galvanoplastia, también conocida como electrochapeado o chapeado electroquímico, es un proceso electrolítico (sección 4.5.) en el cual se depositan iones metálicos en una solución electrolítica sobre una pieza de trabajo que funciona como cátodo. La disposición se muestra en la figura 29.1. Por lo general, el ánodo está hecho del metal que se recubre y, por lo tanto, funciona como fuente del metal chapeado. Se pasa corriente directa de un transformador externo entre el ánodo y el cátodo. El electrólito es una solución acuosa de ácidos, bases o sales que conduce corriente eléctrica mediante el movimiento de iones metálicos del chapeado en solución. Para óptimos resultados, las piezas deben pasar por una limpieza química justo antes de la galvanoplastia.
Principios de la galvanoplastia El chapeado electroquímico se basa en dos leyes físicas de Faraday. En resumen y para los propósitos de este texto, las leyes establecen que: 1) la masa de una sustancia liberada en electrólisis es proporcional a la cantidad de electricidad que pasa por la celda; y 2) la masa del material liberado es proporcional a su equivalente electroquímico (la relación de peso atómico sobre valencia). Los efectos pueden resumirse en la ecuación:
V=CIt (29.1)
donde V volumen de metal chapeado, en mm3 (in3 ); C constante de chapeado, que depende del equivalente electroquímico y la densidad, mm3 /amp-s (in3 /amp-min); I corriente, amps; y t tiempo durante el que se aplica la corriente, s (min). El producto It (corriente tiempo) es la carga eléctrica que pasa por la celda y el valor de C indica la cantidad de material chapeado que se deposita en la pieza de trabajo catódica por carga eléctrica.
Para la mayoría de los metales chapeados, no toda la energía eléctrica del proceso se usa para deposición; alguna parte de energía se consume en otras reacciones, como la liberación de hidrógeno en el cátodo. Esto reduce la cantidad de metal chapeado. La cantidad real de metal depositado en el cátodo (pieza de trabajo) dividida entre la cantidad teórica dada por la ecuación (29.1), se denomina eficiencia del cátodo. Considerando ésta, una ecuación más precisa para determinar el volumen de metal chapeado es:
EJEMPLO 29.1 Galvanoplastia
Se va a recubrir con níquel una pieza de acero cuya área superficial A 125 cm2 . ¿Qué espesor de chapeado promedio resultará si se aplican 12 amps durante 15 minutos en un baño electrolítico con sulfato ácido?Solución: De la tabla 29.1, la eficiencia de cátodo para el níquel es E 0.95 y la constante de chapeado C 3.42(10-2 ) mm3 /amp-s. Usando la ecuación (29.2), la cantidad total de metal chapeado que se deposita en la superficie de la pieza en 15 minutos está dada por
Métodos y aplicaciones Existe una variedad de equipos para la galvanoplastia, su elección depende del tamaño y la geometría de las piezas, los requisitos de resultados y el metal para chapeado. Los métodos principales son: 1) chapeado en tambor, 2) chapeado en estantes y 3) chapeado en tiras. El chapeado en tambor se realiza en tambores giratorios orientados en forma horizontal o en un ángulo oblicuo (35°). El método es conveniente para el chapeado de muchas piezas pequeñas en un lote. El contacto eléctrico se mantiene a través de la acción de frotado de las piezas entre sí y mediante un conductor conectado externamente que se proyecta dentro del tambor. Existen limitaciones para el chapeado en tambor; la acción de frotado inherente al proceso puede dañar las piezas de metal suave, los componentes roscados, las piezas que requieren buenos acabados y las piezas pesadas con bordes afilados.
Los metales para recubrimiento más comunes en la galvanoplastia incluyen el zinc, el níquel, el estaño, el cobre y el cromo. El acero es el metal de sustrato más común. En la joyería, también se chapean metales preciosos (oro, plata y platino). El oro también se usa para contactos eléctricos.
Los productos de acero chapeados con zinc incluyen sujetadores, artículos de alambres, cajas para interruptores eléctricos y diferentes piezas de lámina metálica. El recubrimiento con zinc sirve como una barrera que se sacrifica para evitar la corrosión del metal subyacente. Un proceso alternativo para recubrir acero con zinc es el galvanizado (sección 29.1.4). El chapeado con níquel se usa para resistir la corrosión y con propósitos decorativos sobre el acero, el latón, las fundiciones de troqueles de zinc y otros metales. Las aplicaciones incluyen el acabado interior automotriz y otros bienes de consumo. El níquel también se usa como una cubierta de base bajo una chapa de cromo mucho más delgada. El chapeado con estaño se usa ampliamente para proteger contra la corrosión “latas de estaño” y otros contenedores de alimento. También se usa para mejorar la soldabilidad de conectores eléctricos.
El cobre tiene varias aplicaciones importantes como metal de chapeado. Se usa ampliamente como recubrimiento decorativo en acero y zinc, ya sea solo o en aleaciones con zinc, como el chapeado de latón. También tiene importantes aplicaciones en tarjetas de circuitos impresos (sección 36.2). Por último, el cobre se aplica con frecuencia sobre acero como base, bajo una chapa de níquel y/o cromo. El chapeado con cromo (conocido como cromado) se valora por su aspecto decorativo y se usa ampliamente en aplicaciones automotrices, de muebles para oficina y de utensilios para cocina. También produce una de las galvanoplastias más duras, y por esta razón se usa para piezas que requieren resistencia al desgaste (por ejemplo, pistones hidráulicos y cilindros, anillos de pistones, componentes de motores de aeronaves y guías roscadas en maquinaria textil).
Electroformado
Este proceso es virtualmente igual a la galvanoplastia, pero su propósito es muy distinto. El electroformado implica la deposición electrolítica de metal en un patrón hasta obtener el espesor requerido; después se remueve el patrón para dejar la pieza formada. Mientras que el espesor de un chapeado común es sólo de aproximadamente 0.05 mm (0.002 in) o menos, con frecuencia las piezas electroformadas son mucho más gruesas, por lo que el ciclo de producción es proporcionalmente más largo.
Los patrones usados en el electroformado son sólidos o desechables. Los sólidos tienen un ahusamiento u otra geometría que permite la remoción de la pieza electrochapeada. Los desechables se destruyen durante la remoción de la pieza; se usan cuando la forma de la pieza imposibilita un patrón sólido. Los modelos desechables son fusibles o solubles. Los de tipo fusible están hechos de aleaciones de baja fusión, plásticos, cera u otro material que puede removerse por fusión. Cuando se usan materiales no conductores, el patrón o modelo debe metalizarse para aceptar el recubrimiento electrodepositado. Los de tipo soluble están hechos de un material que puede disolverse con facilidad mediante productos químicos; por ejemplo, el aluminio se disuelve en hidróxido de sodio (NaOH).
Por lo general, las piezas electroformadas se fabrican con cobre, níquel y aleaciones de níquel-cobalto. Las aplicaciones incluyen moldes finos para lentes, discos compactos (CD) y de video(DVD) y placas para estampar e imprimir. Una aplicación con mucha demanda es la producción de moldes para discos compactos y de video, ya que los detalles de la superficie que deben imprimirse en el disco se miden en mm (1 mm 10-6 m). Estos detalles se obtienen con facilidad en el molde mediante electroformado.
Chapeado sin electricidad
El chapeado sin electricidad es el nombre que se da al proceso de recubrimiento que se produce completamente mediante reacciones químicas, no se requiere una fuente externa de corriente eléctrica. La deposición del metal sobre la superficie de una pieza ocurre en una solución acuosa que contiene los iones del metal para chapeado que se vaya a utilizar. El proceso utiliza un agente reductor y la superficie de la pieza de trabajo actúa como catalizador para la reacción.
Los metales que pueden emplearse para el chapeado sin electricidad son pocos; y para los que pueden procesarse mediante esta técnica, el costo es generalmente mayor que en el chapeado electroquímico. El metal para chapeado sin electricidad más común es el níquel y algunas de sus aleaciones (Ni-Co, Ni-P y Ni-B). También se usa el cobre y, en menor grado, el oro como metales para chapeado. El chapeado con níquel se usa para aplicaciones que requieren de una alta resistencia a la corrosión y al desgaste. El chapeado con cobre sin electricidad se usa para recubrir a través de orificios de tableros de circuitos impresos (sección 36.2.4). El Cu también puede utilizarse sobre piezas plásticas con propósitos decorativos. Las ventajas que algunas veces se citan para el chapeado sin electricidad incluyen: 1) espesores de chapeado uniformes sobre geometrías de piezas complejas (lo cual es un problema con la galvanoplastia), 2) el proceso puede usarse en sustratos metálicos y no metálicos y 3) no se necesita un suministro de corriente directa para llevar a cabo el proceso.
Inmersión en caliente
La inmersión en caliente es un proceso en el que un sustrato metálico se sumerge en un baño fundido de un segundo metal; después de la remoción, el segundo metal recubre al primero. Por supuesto, el primer metal debe poseer una temperatura de fusión más alta que el segundo. Los metales de sustrato más comunes son el acero y el hierro. El zinc, el aluminio, el estaño y el plomo son los metales de recubrimiento más comunes. La inmersión en caliente funciona para formar capas de transición sobre compuestos de aleación variable. Por lo general, junto al sustrato se encuentran compuestos intermetálicos de los dos metales; en el exterior hay aleaciones de solución sólida que consisten, sobre todo, en metal de recubrimiento. Las capas de transición proporcionan una excelente adhesión del recubrimiento.
El propósito principal de la inmersión en caliente es la protección contra la corrosión. Normalmente operan dos mecanismos para proporcionar esta protección: 1) protección de barrera, el recubrimiento funciona como un escudo para el metal que está debajo; y 2) protección de sacrificio, el recubrimiento se corroe mediante un proceso electroquímico lento para preservar el sustrato.
La inmersión en caliente recibe diferentes nombres, dependiendo del metal de recubrimiento: galvanizado es cuando el zinc (Zn) recubre acero o hierro; el aluminizado se refiere al recubrimiento de aluminio (Al) sobre un sustrato; en el estañado, el recubrimiento es estaño (Sn); y la chapa de plomo-estaño describe el recubrimiento con una aleación de plomo y estaño sobre acero. El galvanizado es, por mucho, el más importante de los procesos por inmersión en caliente, con una antigüedad de alrededor de 200 años. Se aplica para acabar piezas de acero y hierro en un proceso por lotes, así como a láminas, tiras, tuberías, conductos y alambres en un proceso automatizado continuo. En forma típica, el espesor del recubrimiento varía de 0.04 a 0.09 mm (0.0016 a 0.0035 in). El espesor de capa se controla principalmente mediante el tiempo de inmersión. La temperatura del baño se mantiene alrededor de 450 °C (850 °F).
El uso comercial del aluminizado va en aumento y gradualmente comparte más el mercado con el galvanizado. Los recubrimientos por inmersión en aluminio caliente proporcionan una excelente protección contra la corrosión, en algunos casos cinco veces más eficaz que el galvanizado [13]. El chapeado con estaño mediante inmersión en caliente proporciona una protección contra la corrosión no tóxica para el acero, en aplicaciones para envases de alimentos, equipos para lácteos y aplicaciones de soldadura suave. La inmersión en caliente ha sido gradualmente rebasada por la galvanoplastia como el método comercial preferido para el recubrimiento de estaño sobre acero. El chapeado con plomoestaño involucra la inmersión en caliente de una aleación de plomo-estaño sobre acero. La aleación es predominantemente de plomo (sólo de 2 a 15% es Sn); sin embargo, se requiere estaño para obtener la adhesión satisfactoria del recubrimiento. El chapeado con plomo y estaño es el método de recubrimiento de menor costo para el acero, pero su protección contra la corrosión es limitada.
RECUBRIMIENTOS POR CONVERSIÓN
El recubrimiento por conversión se refiere a una familia de procesos en los cuales se forma una película delgada de óxido, fosfato o cromato sobre una superficie metálica mediante reacción química o electroquímica. La inmersión y la aspersión son los dos métodos comunes para exponer la superficie metálica a los productos químicos reactivos. Los metales comunes tratados mediante recubrimiento por conversión son el acero (incluido el acero galvanizado), el zinc y el aluminio. Sin embargo, casi cualquier producto de metal puede resultar beneficiado por este tratamiento. Las razones importantes para usar los procesos de recubrimiento por conversión son: 1) protección contra la corrosión, 2) preparación para pintura, 3) reducción del desgaste, 4) permitir que la superficie contenga mejores lubricantes para procesos de formado metálico, 5) aumentar la resistencia eléctrica de la superficie, 6) acabado decorativo y 7) identificación de piezas [13].
Los procesos de recubrimiento por conversión se dividen en dos categorías: 1) tratamientos químicos y 2) anodizado. La primera categoría incluye procesos que implican sólo una reacción química; los recubrimientos por conversión con fosfato y cromato son los tratamientos comunes. La segunda categoría es el anodizado, en la cual se produce un recubrimiento de óxido mediante una reacción electroquímica (anodizado es una contracción de oxidación anódica). La mayoría de las veces este proceso de recubrimiento se asocia con el aluminio y sus aleaciones.
Recubrimientos por conversión química
Estos procesos operan al exponer el metal base a ciertos productos químicos que forman películas superficiales delgadas y no metálicas. En la naturaleza ocurren reacciones similares; algunos ejemplos son la oxidación del hierro y del aluminio. Mientras que la herrumbre destruye progresivamente el hierro, la formación de un recubrimiento delgado de Al2 O3 sobre el aluminio protege el metal base. El propósito de estos tratamientos de conversión química es conseguir este último efecto. Los dos procesos principales son recubrimientos con fosfatos y cromatos.
El recubrimiento con fosfato transforma la superficie del metal base en una película protectora de fosfato mediante la exposición a soluciones de ciertas sales de fosfatos (por ejemplo, Zn, Mg y Ca) junto con ácido fosfórico diluido (H3 PO4 ). El espesor del recubrimiento varía de 0.0025 a 0.05 mm (0.0001 a 0.002 in). Los metales base más comunes son el zinc y el acero, incluido el acero galvanizado. El recubrimiento con fosfato funciona como una preparación útil para la pintura en las industrias automotriz y de aparatos eléctricos pesados.
El recubrimiento con cromato convierte el metal base en diversas formas de películas de cromatos, mediante soluciones acuosas de ácido crómico, sales de cromatos y otros productos químicos. Los metales tratados con este método incluyen el aluminio, el cadmio, el cobre, el magnesio y el zinc (y sus aleaciones). El método común de aplicación es la inmersión de la pieza base. Los recubrimientos por conversión con cromatos son de alguna forma más delgados que con fosfatos, por lo general menores de 0.0025 mm (0.0001 in). Las razones usuales para un recubrimiento con cromatos son: 1) protección contra la corrosión, 2) base para pintura y 3) propósitos decorativos. Los recubrimientos con cromatos pueden ser transparentes o de colores; los colores disponibles incluyen el verde olivo, el bronce, el amarillo o el azul brillante.
Anodizado
Mientras que los procesos anteriores se ejecutan normalmente sin electrólisis, el anodizado es un tratamiento electrolítico que produce una capa de óxido estable sobre una superficie metálica. Sus aplicaciones más comunes son con aluminio y magnesio, pero también se aplica en zinc, titanio y otros metales menos comunes. Los recubrimientos por anodizado se usan principalmente para propósitos decorativos; también proporcionan protección contra la corrosión.
Resulta interesante comparar el anodizado con la galvanoplastia, porque ambos son procesos electrolíticos. Pueden resaltarse dos diferencias: 1) en el chapeado electroquímico, la pieza de trabajo que va a recubrirse es el cátodo en la reacción. Por otro lado, en el anodizado el trabajo es el ánodo, mientras que el tanque de procesamiento es catódico. 2) En la galvanoplastia, el recubrimiento se aumenta mediante la adhesión de iones de un segundo metal a la superficie metálica base. En el anodizado, el recubrimiento de la superficie se forma mediante una reacción química del metal de sustrato dentro de una capa de óxido.
En los recubrimientos por anodizado el espesor varía generalmente entre 0.0025 y 0.075 mm (0.0001 y 0.003 in). Se puede incorporar tintes en el proceso de anodizado para crear una amplia variedad de colores; esto es muy común en el anodizado con aluminio. También se puede lograr recubrimientos muy gruesos sobre aluminio, hasta de 0.25 mm (0.010 in), mediante un proceso especial llamado anodizado duro; estos recubrimientos son notables por su alta resistencia al desgaste y a la corrosión.
DEPOSICIÓN FÍSICA DE VAPOR
La deposición física de vapor (PVD, por sus siglas en inglés) es un grupo de procesos en los cuales se convierte un material en su fase de vapor en una cámara de vacío y se condensa sobre una superficie de sustrato como una película muy delgada. La PVD se usa para aplicar una amplia variedad de materiales de recubrimiento: metales, aleaciones, cerámicas y otros compuestos inorgánicos e incluso ciertos polímeros. Los sustratos posibles incluyen metales, vidrio y plástico. Por lo tanto, representa una tecnología de recubrimiento muy versátil, aplicable a una combinación casi ilimitada de sustancias de recubrimiento y materiales de sustratos.Las aplicaciones de la PVD incluyen los recubrimientos decorativos delgados sobre piezas de plástico y metálicas, como trofeos, juguetes, plumas y lápices, empaques para relojes y acabados interiores de automóviles. Los recubrimientos son películas delgadas de aluminio (alrededor de 150 nm) cubiertas con laca transparente para proporcionar un aspecto de plata o cromo. Otro uso es la aplicación de recubrimientos antirreflejantes de fluoruro de magnesio (MgF2 ) sobre lentes ópticos. La PVD se aplica en la fabricación de artículos electrónicos, principalmente para la deposición de metales que tiene el propósito de formar conexiones eléctricas en circuitos integrados (capítulo 35). Por último, la PVD utiliza para recubrir nitruro de titanio (TiN) sobre herramientas de corte y moldes de inyección de plásticos para que resistan el desgaste.
Todos los procesos de deposición física de vapor consisten en los siguientes pasos: 1) síntesis del vapor de recubrimiento, 2) transporte del vapor al sustrato y 3) condensación de los vapores sobre la superficie del sustrato. Por lo general, estos pasos se realizan dentro de una cámara de vacío; por ello debe evacuarse la cámara antes del proceso real de PVD.
La síntesis del vapor de recubrimiento puede obtenerse mediante diversos métodos, como el calentamiento por resistencia eléctrica o el bombardeo con iones para vaporizar un sólido (o líquido) existente. Éstas y otras variaciones producen varios procesos de PVD. Se agrupan en tres tipos principales: 1) evaporación al vacío, 2) bombardeo con partículas y 3) chapeado iónico. En la tabla 29.2 se presenta un resumen de estos procesos.
Evaporación al vacío
Ciertos materiales (sobre todo metales puros) pueden depositarse sobre un sustrato, transformándolos primero de estado sólido a vapor en una cámara de vacío y después permitiéndoles que se condensen en la superficie del sustrato. La disposición del proceso de evaporación al vacío se muestra en la figura 29.2. El material que va a depositarse, llamado la fuente, se calienta a una temperatura suficientemente alta para evaporarse (o sublimarse). Dado que el calentamiento se obtiene al vacío, la temperatura requerida para la evaporización es significativamente menor que la temperatura correspondiente requerida a presión atmosférica normal. Asimismo, la ausencia de aire en la cámara evita la oxidación del material fuente a las temperaturas de calentamiento.
Cualquiera que sea la técnica de evaporación, los átomos evaporados dejan la fuente y siguen trayectorias en línea recta hasta que chocan con otras moléculas de gas o con una superficie sólida. El vacío dentro de la cámara prácticamente elimina otras moléculas de gas, por lo que reduce la probabilidad de choques con átomos del vapor de la fuente. Por lo general, la superficie del sustrato que se va cubrir se coloca en relación con la fuente, de modo que se asegure la deposición de los átomos en forma de vapor sobre la superficie sólida. A veces se usa un manipulador mecánico para rotar el sustrato de tal manera que se recubran todas las superficies. Después del contacto con la superficie del sustrato relativamente fría, el nivel de energía de los átomos que chocan se reduce de manera repentina, hasta un punto donde ya no pueden permanecer en estado de vapor; se condensan y se pegan a la superficie sólida, formando una película delgada depositada.
Bombardeo con partículas
Si la superficie de un sólido (o líquido) se bombardea mediante partículas atómicas de energía suficientemente alta, los átomos individuales de la superficie pueden adquirir suficiente energía debido a la colisión, de modo que se proyecten de la superficie mediante transferencia de cantidad de movimiento. Éste es el proceso conocido como bombardeo con partículas. La forma más conveniente de emplear partículas de alta energía es con un gas ionizado, como el argón, energizado mediante un campo eléctrico para formar un plasma. Como un proceso de PVD, el bombardeo con partículas involucra el bombardeo de material de recubrimiento catódico con los iones de argón, (Ar+), lo que provoca que los átomos de la superficie escapen y se depositen en un sustrato, formando una película delgada sobre la superficie. El sustrato debe colocarse cerca del cátodo y, por lo general, se calienta para mejorar la unión de los átomos del recubrimiento. En la figura 29.3 se muestra un arreglo típico.
Mientras que la evaporación al vacío generalmente se limita a metales, el bombardeo con partículas puede aplicarse casi a cualquier material, elementos metálicos y no metálicos; aleaciones, cerámicas y polímeros. Las películas de aleaciones y compuestos pueden bombardearse con partículas sin cambiar sus composiciones químicas. Las películas de compuestos químicos también pueden depositarse empleando gases reactivos que forman óxidos, carburos o nitruros con el metal bombardeado.
Las desventajas de la PVD por bombardeo con partículas incluyen: 1) velocidades de deposición lentas y 2) como los iones que bombardean la superficie son un gas, por lo general se encuentran restos del gas en las películas de recubrimiento y, en ocasiones, los gases atrapados afectan de manera adversa las propiedades mecánicas.
Chapeado iónico
El chapeado iónico usa una combinación de bombardeo con partículas y evaporación al vacío para depositar una película delgada sobre un sustrato. El proceso funciona de la siguiente manera: el sustrato se prepara para que funcione como cátodo en la pieza superior de la cámara y el material fuente se coloca debajo. Después se establece un vacío en la cámara. Se inyecta gas argón y se aplica un campo eléctrico para ionizar el gas (Ar) y establecer un plasma. Esto produce un bombardeo iónico del sustrato, por lo que su superficie se frota hasta una condición de limpieza atómica (esto se interpreta como “muy limpia”). Enseguida, el material fuente se calienta lo suficiente para generar vapores de recubrimiento. Los métodos de calentamiento usados aquí son similares a los que se emplean en la evaporación al vacío: calentamiento por resistencia, bombardeo con haz de electrones, etcétera. Las moléculas de vapor pasan a través del plasma y recubren el sustrato. El bombardeo con partículas continúa durante el proceso, por lo que el bombardeo con iones consiste no sólo en los iones de argón originales, sino también con iones del material fuente que se han energizado mientras han estado sujetos al mismo campo de energía que el argón. El efecto de estas condiciones de procesamiento es producir películas de espesor uniforme y una excelente adherencia al sustrato.
El chapeado iónico es aplicable a piezas que tienen geometrías irregulares debido a los efectos de dispersión que existen en el campo del plasma. Un ejemplo interesante es el recubrimiento con TiN de herramientas de acero para corte de alta velocidad (por ejemplo, brocas de taladro). Además de la uniformidad en el recubrimiento y una buena adherencia, otras ventajas del proceso son altas velocidades de deposición, altas densidades de la película y la capacidad de recubrir las paredes internas de orificios y otras formas huecas.
DEPOSICIÓN QUÍMICA DE VAPOR La PVD
implica la deposición de un recubrimiento mediante condensación sobre un sustrato, desde la fase de vapor. Por el contrario, la deposición química de vapor (CVD, por sus siglas en inglés) implica la interacción entre una mezcla de gases y la superficie de un sustrato calentado, lo que provoca la descomposición química de algunas de las partes del gas y la formación de una película sólida en el sustrato. Las reacciones ocurren en una cámara de reacción sellada. El producto de la reacción (ya sea un metal o un compuesto) forma un núcleo y crece en la superficie del sustrato para formar el recubrimiento. La mayoría de las reacciones de CVD requieren calor. Sin embargo, dependiendo de los productos químicos implicados, las reacciones pueden ser provocadas por otras fuentes de energía, tales como la luz ultravioleta o un plasma. La CVD incluye un amplio rango de presiones y temperaturas, y se aplica a una gran variedad de materiales de recubrimiento y de sustrato.
Los procesos metalúrgicos industriales basados en la deposición química de vapor datan del siglo XIX (por ejemplo, el proceso de Mond en la tabla 29.3). El interés moderno en la CVD se concentra en sus aplicaciones para recubrimiento, tales como las herramientas recubiertas con carburo cementado, las celdas solares, la deposición de metales refractarios en las hojas de turbinas de motores a chorro y otras aplicaciones en donde son importantes la resistencia al desgaste, la corrosión, la erosión y el choque térmico. Además de estas aplicaciones, la deposición química de vapor también es una tecnología importante en la fabricación de circuitos integrados.
Las ventajas que se citan comúnmente para la CVD incluyen: 1) la capacidad de depositar materiales refractarios a temperaturas por debajo de sus puntos de fusión o sinterizado, 2) es posible controlar el tamaño del grano, 3) el proceso se realiza a la presión atmosférica (no requiere equipo de vacío) y 4) hay una buena unión del recubrimiento a la superficie del sustrato [6]. Las desventajas incluyen que: 1) por lo general, la naturaleza corrosiva y/o tóxica de los productos químicos requiere una cámara cerrada así como equipo de bombeo y disposición especial, 2) ciertos ingredientes para la reacción son relativamente costosos y 3) la utilización de material es baja.
Materiales y reacciones en la CVD En general, los metales que se tratan con facilidad con galvanoplastia no son buenos candidatos para la CVD, debido a los productos químicos peligrosos que deben usarse y a los costos de medidas de seguridad para contrarrestar sus riesgos. Los metales convenientes para recubrimiento mediante CVD incluyen el tungsteno, el molibdeno, el titanio, el vanadio y el tantalio. La deposición química de vapor es especialmente adecuada para la de compuestos, como el óxido de aluminio (Al2 O3 ), el dióxido de silicio (SiO2 ), el nitruro de silicio (Si3 N4 ), el carburo de titanio (TiC) y el nitruro de titanio (TiN). En la figura 29.4 se ilustra la aplicación tanto de la CVD como de la PVD para proporcionar múltiples recubrimientos resistentes al desgaste sobre una herramienta de corte de carburo cementado.
Los gases o vapores reactivos que se utilizan normalmente son hidruros metálicos (MHx ), cloruros (MClx ), fluoruros (MFx ) y carbonilos (M(CO)x ), donde M el metal que se va a depositar y x se usa para balancear las valencias en el compuesto. En algunas de las reacciones se usan otros gases, como el hidrógeno (H2 ), el nitrógeno (N2 ), el metano (CH4 ), el dióxido de carbono (CO2 ) y el amoniaco (NH3 ). En la tabla 29.3 se presentan algunos ejemplos de reacciones de deposición química de vapor que producen la deposición de un metal o recubrimiento cerámico sobre un sustrato conveniente. También se dan las temperaturas típicas a las que se realizan estas reacciones.
Equipo de procesamiento Los procesos de deposición química de vapor se realizan en un reactor, que consiste en: 1) sistema de suministro de reactivos, 2) cámara de deposición y 3) sistema de reciclado/disposición. Aunque las configuraciones de reactores difieren dependiendo de la aplicación, en la figura 29.5 se presenta un diseño posible de reactor para CVD. El sistema de suministro de reactivos incorpora éstos para la cámara de deposición en las proporciones adecuadas. Se requieren distintos tipos de sistemas de provisión, dependiendo de si los reactivos se incorporan como gas, líquido o sólido (por ejemplo, granos o polvos).
La cámara de deposición contiene los sustratos y las reacciones químicas que conducen a la deposición de los productos de reacción sobre las superficies del sustrato. La deposición ocurre a temperaturas elevadas y el sustrato debe calentarse por inducción, por calor radiante u otros medios. Las temperaturas de deposición para diferentes reacciones de CVD oscilan entre 250 y 1950 °C (500 y 3500 °F), de manera que la cámara debe diseñarse para cumplir con estas demandas de temperatura.
El tercer componente del reactor es el sistema de reciclado/disposición, cuya función es volver inofensivos los subproductos de la reacción de CVD. Esto incluye la recolección de materiales tóxicos, corrosivos e inflamables, seguida por una disposición y procesamiento adecuados.
Formas alternativas de CVD Lo que se ha descrito hasta ahora es la deposición química de vapor a presión atmosférica (APCVD, por sus siglas en inglés), en la cual las reacciones se realizan a una presión o casi a una presión atmosférica. Para muchas reacciones, hay ventajas al realizar el proceso a presiones inferiores a la atmosférica. Esto se denomina deposición química de vapor a baja presión (LPCVD, por sus siglas en inglés), donde las reacciones ocurren en un vacío parcial. Las ventajas citadas para la LPCVD incluyen: 1) espesor uniforme, 2) buen control sobre la composición y la estructura, 3) baja temperatura de procesamiento, 4) altas velocidades de deposición, 5) rendimientos altos y bajos costos de procesamiento [11]. El problema técnico en la LPCVD es el diseño de bombas de vacío para crear el vacío parcial cuando los productos de la reacción no sólo estén calientes sino también sean corrosivos. Con frecuencia estas bombas deben incluir sistemas para enfriar y atrapar los gases corrosivos antes de que lleguen a la unidad de bombeo real.
RECUBRIMIENTOS ORGÁNICOS
Son polímeros y resinas producidos en forma natural o sintética, generalmente formulados para ser aplicados como líquidos que se secan o endurecen para formar películas superficiales delgadas sobre los materiales de sustrato. Estos recubrimientos se aprecian por la variedad de colores y texturas posibles, su capacidad de proteger la superficie del sustrato, su bajo costo y la facilidad con que se aplican. En esta sección se consideran las composiciones de los recubrimientos orgánicos y los métodos para aplicarlos. Aunque la mayoría de los recubrimientos orgánicos se aplican en forma líquida, algunos se aplican como polvos; esta alternativa se considera en la sección 29.5.2.Los recubrimientos orgánicos se formulan de manera que contienen lo siguiente: 1) aglutinantes, los cuales le dan al recubrimiento sus propiedades; 2) tintes o pigmentos, que proporcionan color al recubrimiento; 3) solventes, para disolver los polímeros y resinas y agregar una fluidez conveniente al líquido y 4) aditivos.
Los aglutinantes en los recubrimientos orgánicos son polímeros y resinas que determinan las propiedades del estado sólido del recubrimiento, tales como la resistencia, propiedades físicas y la adhesión a la superficie del sustrato. El aglutinante contiene los pigmentos y otros ingredientes en el recubrimiento, durante y después de la aplicación a la superficie. Los aglutinantes más comunes en los recubrimientos orgánicos son aceites naturales (usados para producir pinturas basadas en aceite), resinas de poliésteres, poliuretanos, epóxicos, acrílicos y celulósicos. Los tintes y pigmentos proporcionan color al recubrimiento.
Los tintes son productos químicos solubles que dan color al recubrimiento líquido, pero no ocultan la superficie que se encuentra debajo. Por lo tanto, los recubrimientos con tinte de color son generalmente transparentes o translúcidos. Los pigmentos son partículas sólidas de tamaño uniforme y microscópico que se dispersan en el líquido de recubrimiento, pero no se disuelven en él. No sólo dan color al recubrimiento, sino también ocultan la superficie que está debajo. Como los pigmentos son materia en forma de partículas, también tienden a fortalecer el recubrimiento.
Los solventes se usan para disolver el aglutinante y ciertos ingredientes en el recubrimiento líquido. Los solventes comunes usados en recubrimientos orgánicos son hidrocarburos alifáticos y aromáticos, alcoholes, ésteres, acetonas y solventes cloratados. Para los distintos aglutinantes se requieren diferentes solventes. Los aditivos en los recubrimientos orgánicos incluyen a los dispersantes (para facilitar la dispersión sobre la superficie), insecticidas y fungicidas, espesantes, estabilizadores de congelación/deshielo, estabilizadores para calor y luz, agentes coalescentes, plastificantes, desespumantes y catalizadores para promover las cadenas transversales. Estos ingredientes se formulan para obtener una amplia variedad de recubrimientos, tales como pinturas, lacas y barnices.
Métodos de aplicación
El método para aplicar un recubrimiento orgánico a una superficie depende de varios factores, como la composición del líquido de recubrimiento, el espesor requerido, la velocidad de producción y consideraciones de costo, el tamaño de la pieza y los requerimientos ambientales. Para cualquiera de los métodos de aplicación, resulta muy importante que la superficie se prepare en forma conveniente. Esto incluye la limpieza y el posible tratamiento de la superficie, como un recubrimiento con fosfato. En algunos casos, las superficies metálicas se chapean antes de un recubrimiento orgánico para una máxima protección contra la corrosión.
Con cualquier método de recubrimiento, la eficiencia de transferencia es una medida crítica. Ésta es la proporción de pintura que se suministra para el proceso y que en realidad se deposita sobre la superficie de trabajo. Algunos métodos producen una eficiencia de transferencia de sólo 30% (lo que significa que 70% de la pintura se desperdicia y no se recupera).
Los métodos disponibles para aplicar recubrimientos orgánicos líquidos incluyen el uso de brochas y rodillos, la aspersión, la inmersión y el recubrimiento con flujo. En algunos casos, se aplican varios recubrimientos sucesivos a la superficie del sustrato para obtener el resultado deseado. Un ejemplo importante es la carrocería de un automóvil; la siguiente es una secuencia típica que se aplica a la carrocería de hojas metálicas de un automóvil que se produce en masa: 1) se aplica un recubrimiento de fosfato por inmersión, 2) se aplica un recubrimiento de sellador por inmersión, 3) se aplica un recubrimiento de pintura de color por aspersión y 4) se aplica un recubrimiento transparente (para alto brillo y mejor protección) mediante aspersión.
Uso de brochas y rodillos Éstos son los dos métodos de aplicación más conocidos y tienen una alta eficiencia de transferencia, cerca de 100%. Los métodos que utilizan brochas y rodillos manuales son convenientes para bajos volúmenes de producción, pero no para producción masiva. Mientras el uso de brocha es bastante versátil, el empleo de rodillos se limita a superficies planas.
Aspersión El recubrimiento por aspersión es un método de producción muy utilizado para aplicar recubrimientos orgánicos. El proceso obliga al líquido de recubrimiento a atomizarse dentro de un vapor fino justo antes de la deposición sobre la superficie de la pieza. Cuando las gotas chocan contra la superficie se extienden y fluyen juntas para formar un recubrimiento uniforme dentro de la región localizada de la aspersión. Si se hace correctamente, el recubrimiento por aspersión proporciona uno uniforme sobre toda la superficie de trabajo.
El recubrimiento por aspersión se realiza manualmente en cabinas para pintura por aspersión o también puede establecerse como un proceso automatizado. La eficiencia de transferencia es relativamente baja (de sólo 30%) por estos métodos. La eficiencia puede mejorarse mediante la aspersión electrostática, en la cual la pieza de trabajo se carga eléctricamente y las gotas atomizadas se cargan en forma electrostática. Esto hace que las superficies de la pieza atraigan las gotas y aumenten las eficiencias de transferencia hasta valores de 90% [13]. La aspersión se usa ampliamente en la industria automotriz para aplicar recubrimientos de pintura externa a las carrocerías de automóviles. También se usa para recubrir aparatos eléctricos y otros productos de consumo.
Recubrimiento por inmersión y por flujo Estos métodos aplican grandes cantidades de recubrimiento líquido a la pieza de trabajo y permiten drenar el exceso para reciclarlo. El método más simple es el recubrimiento por inmersión, en el cual se sumerge la pieza en un tanque abierto con material de recubrimiento líquido; cuando se retira la pieza, el exceso de líquido se drena de regreso al tanque. Una variación es el electrorrecubrimiento, en el cual la pieza se carga eléctricamente y después se sumerge en un baño de pintura que ha recibido una carga opuesta. Esto mejora la adhesión y permite el uso de pinturas basadas en agua (lo cual reduce los riesgos de incendio y contaminación).
En el recubrimiento por flujo las piezas de trabajo se mueven a través de una cabina cerrada para pintura, donde una serie de boquillas bañan las superficies de la pieza con el líquido de recubrimiento. El exceso de líquido se drena de regreso a un vertedero, lo cual permite que se reutilice. Secado y curado Una vez aplicado, el recubrimiento orgánico debe convertirse de líquido a sólido. El término secado se usa para describir este proceso de conversión. Muchos recubrimientos orgánicos se secan mediante la evaporación de sus solventes. Sin embargo, para formar una película duradera en la superficie del sustrato, es necesaria una conversión adicional, llamada curado. Éste implica un cambio químico en la resina orgánica en la cual ocurre una polimerización o formación de cadenas transversales para endurecer el recubrimiento.
El tipo de resina determina la clase de reacción química que ocurre en el curado. Los principales métodos de curado en los recubrimientos orgánicos son [13]: 1) el curado a temperatura ambiente, que implica la evaporación del solvente y la oxidación de la resina (la mayoría de las lacas se curan mediante este método); 2) el curado a temperatura elevada en el que las temperaturas elevadas aceleran la evaporación del solvente, así como la polimerización y la formación de cadenas transversales de la resina; 3) el curado catalítico, en el que las resinas de arranque requieren agentes reactivos mezclados justo antes de la aplicación para provocar la polimerización y la formación de cadenas transversales (algunos ejemplos son las pinturas epóxicas y de poliuretano) y 4) el curado por radiación, en el que se requieren diversas formas de radiación, como microondas, luz ultravioleta y haz de electrones, para curar la resina.
Recubrimiento pulverizado
Los recubrimientos orgánicos analizados hasta aquí son sistemas líquidos que consisten en resinas solubles (o al menos mezclables) en un solvente conveniente. Los recubrimientos pulverizados son diferentes. Se aplican como partículas sólidas y secas finamente pulverizadas que se funden en la superficie para formar una película líquida uniforme, después de la cual se resolidifican en un recubrimiento seco. Los sistemas de recubrimiento pulverizado han aumentado significativamente su importancia comercial entre los recubrimientos orgánicos desde mediados de la década de 1970.
Los recubrimientos pulverizados se clasifican como termoplásticos o termofijos (termoestables). Los polvos termoplásticos comunes incluyen el cloruro de polivinilo, el naylon, el poliéster, el polietileno y el polipropileno. Por lo general se aplican como recubrimientos relativamente gruesos, en el rango de 0.08 a 0.30 mm (0.003 a 0.012 in). Los polvos para recubrimiento termofijo comunes son epóxicos, poliésteres y acrílicos. Se aplican como resinas no curadas que se polimerizan y forman cadenas transversales cuando se calientan o reaccionan con otros ingredientes. Los espesores de recubrimiento están generalmente en el rango de 0.025 a 0.075 mm (0.001 a 0.003 in).
Existen dos métodos principales para la aplicación de los recubrimientos pulverizados: aspersión y cama fluidizada. En el método por aspersión, se aplica una carga electrostática a cada partícula para atraerla a una superficie de la pieza que forma una tierra eléctrica. Existen diversos diseños de cañones para aspersión a fin de impartir la carga a los polvos; se operan en forma manual o mediante robots industriales. Se usa aire comprimido para impulsar los polvos a la boquilla. Los polvos están secos cuando se dispersan y es posible reciclar cualquier exceso de partículas que no se pega a la superficie (a menos que se mezclen múltiples colores de pintura en la misma cabina para aspersión). Los polvos se aplican a temperatura ambiente sobre la pieza, después ésta se calienta para fundirlos; también pueden aplicarse sobre una pieza que se ha calentado por encima del punto de fusión del polvo, con lo cual se obtiene un recubrimiento más grueso.
La cama fluidizada es una alternativa de uso menos frecuente que la aspersión electrostática. En este método, la pieza de trabajo a recubrir se calienta con anticipación y se pasa por un lecho fluidizado que contiene polvos suspendidos (fluidizados) mediante una corriente de aire. Estos polvos se adhieren a la superficie de la pieza para formar el recubrimiento. En algunas implantaciones de este método, los polvos se cargan electrostáticamente para aumentar la atracción hacia la superficie de la pieza conectada a tierra.
ESMALTADO EN PORCELANA Y OTROS RECUBRIMIENTOS CERÁMICOS
La porcelana es una cerámica hecha de caolín, feldespato y cuarzo. Puede aplicarse a metales de sustrato, como acero, hierro fundido y aluminio como un esmalte vítreo.
Los recubrimientos porcelanizados son valiosos por su belleza, color, tersura, facilidad de limpieza, inercia química y durabilidad general. El nombre que se asigna a la tecnología que usa estos materiales de recubrimiento cerámico, así como a los procesos mediante los cuales se aplica es esmaltado en porcelana.
Los recubrimientos porcelanizados son valiosos por su belleza, color, tersura, facilidad de limpieza, inercia química y durabilidad general. El nombre que se asigna a la tecnología que usa estos materiales de recubrimiento cerámico, así como a los procesos mediante los cuales se aplica es esmaltado en porcelana.
Éste se utiliza en una amplia variedad de productos, incluidos accesorios para baños (estufas, tinas, retretes), artículos eléctricos para el hogar (cocinas, calentadores de agua, lavadoras de ropa y de platos), artículos para cocina, utensilios para hospitales, componentes de motores de propulsión a chorro, silenciadores de automóviles y tarjetas de circuitos electrónicos. Las composiciones de las porcelanas varían, dependiendo de los requerimientos del producto. Algunas porcelanas se formulan por color y belleza, mientras que otras se diseñan por funciones como la resistencia a los productos químicos y el clima, la capacidad de resistir altas temperaturas de servicio, la dureza, la resistencia a la abrasión y la resistencia eléctrica.
Como proceso, el esmaltado en porcelana consiste en: 1) preparación del material de recubrimiento, 2) aplicación sobre la superficie, 3) secado, si es necesario y 4) cocimiento. La preparación implica convertir la porcelana vítrea en partículas finas, llamadas frita que se trituran a un tamaño adecuado y consistente. Los métodos para aplicar la frita son similares a los que se utilizan para recubrimientos orgánicos, aunque el material inicial es muy diferente. Algunos métodos de aplicación implican mezclar la frita con agua como transporte (la mezcla se denomina colada, mientras que otros métodos aplican el esmalte como un polvo seco. Las técnicas incluyen la aspersión, la aspersión electrostática, el recubrimiento por flujo, la inmersión y la electrodeposición. El cocimiento se realiza a temperaturas de 800 °C (1500 °F). El cocimiento es un proceso de sinterizado (sección 17.1.4), en el cual la frita se transforma en una porcelana vítrea no porosa. Los espesores de recubrimiento varían desde 0.075 mm (0.003 in) hasta cerca de 2 mm (0.08 in). La secuencia de procesamiento se repite varias veces para obtener el espesor deseado.
Además de la porcelana, se usan otras cerámicas como recubrimientos para propósitos especiales. Por lo general, estos recubrimientos tienen un alto contenido de alúmina, que los hace más convenientes para aplicaciones refractarias. Las técnicas para aplicar los recubrimientos son similares a las anteriores, excepto porque las temperaturas de cocimiento son más altas.
PROCESOS DE RECUBRIMIENTO TÉRMICOS Y MECÁNICOS
Estos procesos aplican recubrimientos aislados que, por lo general, son más gruesos que aquéllos depositados mediante los otros procesos considerados en este capítulo. Se basan en energía térmica o mecánica.
Procesos de recubrimiento térmico
Éstos usan energía térmica en diversas formas para aplicar un recubrimiento cuya función es proporcionar resistencia contra la corrosión, la erosión, el desgaste y la oxidación a altas temperaturas.Aspersión térmica En la aspersión térmica se aplican materiales de recubrimiento fundidos y semifundidos sobre un sustrato, donde se solidifican y adhieren a la superficie. Puede aplicarse una amplia variedad de materiales de recubrimiento; las categorías son metales puros y aleaciones metálicas; cerámicas (óxidos, carburos y ciertos vidrios); otros compuestos metálicos (sulfuros, silícicos); compuestos de cermet y ciertos plásticos (epóxicos, naylon, teflón y otros). Los sustratos incluyen metales, cerámicas, vidrios, algunos plásticos, madera y papel. No todos los recubrimientos pueden aplicarse a todos los sustratos. Cuando el proceso se usa para aplicar un recubrimiento metálico, se utilizan los términos metalización o aspersión metálica.
Las tecnologías usadas para calentar el material de recubrimiento son la flama de oxígeno y gas combustible, el arco eléctrico y el de plasma. El material para recubrimiento inicial se encuentra en forma de alambre o varilla, o polvos. Cuando se usa alambre (o varilla), la fuente de calentamiento funde el extremo conductor del alambre y lo separa de la materia prima sólida. Después, el material fundido se atomiza mediante una corriente de gas a alta velocidad (aire comprimido u otra fuente), y las gotas chocan contra la superficie de trabajo. Cuando se usa materia prima en polvo, un alimentador de polvos coloca las partículas finas dentro de una corriente de gas, la cual las transporta dentro de la flama donde se funden. Los gases que se expanden en la flama impulsan los polvos fundidos (o semifundidos) contra la pieza de trabajo. El espesor del recubrimiento en la aspersión térmica generalmente es más grande que en otros procesos de deposición; el rango típico va de 0.05 a 2.5 mm (0.002 a 0.100 in).
Revestimiento duro El revestimiento duro es un técnica de recubrimiento en la que se aplican aleaciones a los metales del sustrato, como depósitos soldados. Lo que distingue al revestimiento duro es que ocurre una fusión entre el revestimiento y el sustrato, mientras que en la aspersión térmica sucede un entrelazado mecánico, el cual no es resistente al desgaste abrasivo. Por lo tanto, el revestimiento duro es muy conveniente para aplicaciones que requieren buena resistencia contra el desgaste. Las aplicaciones incluyen el recubrimiento de piezas nuevas y la reparación de superficies de piezas usadas muy desgastadas, erosionadas o corroídas. Una ventaja del revestimiento duro que debe mencionarse es que se realiza con facilidad fuera del ambiente de fábrica relativamente controlado, mediante muchos de los procesos de soldadura comunes, como la soldadura con gas oxiacetileno y la soldadura con arco. Algunos de los materiales para recubrimiento comunes son el acero y las aleaciones de hierro, las aleaciones basadas en cobalto y las aleaciones basadas en níquel. En general, el espesor del recubrimiento está en el rango de 0.75 a 2.5 mm (0.030 a 0.125 in), aunque son posibles espesores hasta de 9 mm (3/8 in).
Procesos de revestimiento flexible El proceso de revestimiento flexible es capaz de depositar un material de recubrimiento muy duro, como el carburo de tungsteno (WC), sobre la superficie de un sustrato. Ésta es una ventaja importante del proceso en comparación con otros métodos, lo que permite una dureza en el recubrimiento de hasta 70, en la escala de Rockwell C. El proceso también se usa para aplicar recubrimientos a regiones específicas en una pieza de trabajo. En el proceso de revestimiento flexible, se coloca una tela impregnada con polvos cerámicos o metálicos duros y otra impregnada con una aleación de soldadura blanda sobre un sustrato; ambas se calientan para fundir los polvos sobre la superficie. El espesor del recubrimiento para el revestimiento generalmente está entre 0.25 y 2.5 mm (0.010 y 0.100 in). Además de los recubrimientos de WC y WC-Co, también se aplican aleaciones basadas en cobalto y en níquel. Las aplicaciones incluyen los dientes de sierras de cadena, brocas de taladro para roca, collarines de taladros de perforación, troqueles de extrusión y piezas similares que requieren buena resistencia contra el desgaste.
Chapeado mecánico
En este proceso de recubrimiento, se usa energía mecánica para construir un recubrimiento metálico sobre la superficie. En el chapeado mecánico, se frotan en un tambor las piezas que se van a recubrir, junto con polvos metálicos para chapeado, cuentas de vidrio y productos químicos especiales para promover la acción del recubrimiento. Los polvos metálicos son de tamaño microscópico: 5 mm (0.0002 in) de diámetro, mientras que las cuentas de vidrio son mucho más grandes: 2.5 mm (0.10 in) de diámetro. Conforme se frota la mezcla, la energía mecánica del tambor rotatorio se transmite a través de las cuentas de vidrio para golpear los polvos metálicos contra la superficie de la pieza, lo que ocasiona una unión mecánica o metalúrgica. Los metales depositados deben ser maleables para obtener una unión satisfactoria con el sustrato. Entre los metales para chapeado están el zinc, el cadmio, el estaño y el plomo. El término galvanizado mecánico se usa para las piezas recubiertas con zinc. Los metales ferrosos son los que se recubren con mayor frecuencia; otros metales a los que se aplica el proceso son el latón y el bronce. Las aplicaciones típicas incluyen sujetadores tales como tornillos, pernos, tuercas y clavos. Normalmente, el espesor en el chapeado mecánico está entre 0.005 y 0.025 mm (0.0002 y 0.001 in). El zinc se chapea en forma mecánica a un espesor aproximado de 0.075 mm (0.003 in).
REFERENCIAS
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[3] George, J., Preparation of Thin Films, Marcel Dekker, Inc., Nueva York, 1992.
[4] Hocking, M. G., Vasantasree, V. y Sidky, P. S., Metallic and Ceramic Coatings, Addison-Wesley Longman, Ltd., Reading, Mass., 1989.
[5] Metal Finishing, Guidebook and Directory Issue, Metals and Plastics Publications, Inc., Hackensack, N.J., 2000.
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[8] Murphy. J. A. (ed.), Surface Preparation and Finishes for Metals, McGraw-Hill Book Company, Nueva York, 1971.
[9] Satas, D. (ed.), Coatings Technology Handbook, 2a. ed. Marcel Dekker, Inc., Nueva York, 2000.
[10] Stuart, R. V, Vacuum Technology, Thin Films, and Sputtering, Academic Press, Nueva York, 1983.
[11] Sze, S. M., VLSI Technology, 2a. ed., McGraw-Hill Book Company, Nueva York, 1988.
[12] Tucker, Jr., R. C, “Considerations in the Selection of Coatings”, Advanced Materials & Processes, marzo de 2004, pp. 25-28. [13] Wick. C. y Veilleux, R. (eds.), Tool and Manufacturing Engineers Handbook, 4a. ed., Vol III, Materials, Finishes, and Coating. Society of Manufacturing Engineers, Dearborn, Mich., 1985.
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