Recubrimientos Metálicos TECNOL.

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Tecnología

El fin más frecuente e importante de los r. m. es el de proteger a otros metales de la corrosión. Otros usos son: economizar metales caros, 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 de los elementos ambientes, 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 deterioración de materiales. La importancia económica de la corrosión es muy grande. El valor de sus daños y el de los medios que se adoptan para retardarla sobrepasan en el mundo los dos billones de pts. anuales (Informe de la OECD, 1964). Los daños producidos por ella en un automóvil de turismo se cifran en 200 pts. por cada 1.000 Km. de recorrido. El número de vidas que se pierden todos los años a consecuencia de accidentes debidos a la corrosión es elevado.

Hay varios tipos de corrosión y de procesos que a ella conducen. En términos termodinámicos, el fenómeno supone una disminución de energía libre. Afortunadamente, la velocidad de muchas de las reacciones que se desarrollan con liberación de energía es muy baja, reduciendo, de este modo, la corrosión. La mayoría (para algunos autores todos) de los procesos de corrosión caen dentro del campo de la galvanotecnia (v.). Si se introduce una lámina metálica en una solución acuosa o electrólito, tiende a emitir iones (cationes, átomos cargados con electricidad positiva), dejando sobre la lámina los electrones o cargas negativas equivalentes. La lámina queda cargada negativamente y atrae a los iones (cationes), llegándose así, para un conjunto de condiciones estables, a un equilibrio dinámico, es decir, en la unidad de tiempo se separan de la lámina tantos iones como se depositan sobre ella. Esta carga eléctrica o potencial electrolítico mide la tendencia del metal a disolverse y también a corroerse.

En igualdad de condiciones, cada metal tiene un potencial electrolítico o tendencia a disolverse diferente y característico. Si en el mismo electrólito se sumergen láminas de dos metales distintos y se ponen en contacto mediante un alambre conductor (fig. 1) los electrones de la que tiene mayor carga o potencial (ánodo) pasarán a la de menor carga (cátodo), haciendo que se rompa el equilibrio y que se desprenden del ánodo más iones, que va así disolviéndose, mientras que, para completar el circuito eléctrico, los iones positivos o cationes se neutralizan recogiendo los electrones que hay en el cátodo. Éste es el mecanismo fundamental de la corrosión,aunque una serie de procesos y factores secundarios lo hacen más complejo. En la práctica no es necesario que haya dos metales. Las impurezas, inclusiones, elementos de aleación, o las diferencias de condiciones originadas por las acciones mecánicas o por el medio ambiente hacen que en la superficie existan, en íntimo contacto, innumerables zonas anódicas y catódicas (fig. 2). La condensación de la humedad ambiente proporciona el electrólitro necesario. En ambientes secos, la corrosión es muy lenta o no se produce.

Para comprender mejor la importancia y la actuación de los r. m. 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 r. m. 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 cinc y, en la mayoría de las condiciones, el cadmio los que mejor le 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 recubrimiénto 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 cinc, 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.