Todo objeto, herramienta y equipo industrial pasa por distintos procesos para poder usarse y comercializarse, desde su diseño hasta los acabados finales. Dentro de estas etapas, encontramos una variedad de tratamientos superficiales.
Estos procesos están destinados a mejorar cualidades de las superficies, como su dureza, resistencia, aislamiento, etc. Para lograrlo, hace falta seguir determinadas etapas y contar con el equipo adecuado.
Hay distintos tratamientos superficiales, principalmente en contextos industriales. Cada uno de ellos necesita de equipo especial y procesos particulares.
¿Qué son los tratamientos superficiales?
De manera concreta, los tratamientos de superficie o tratamientos superficiales son los procesos en que se dota a una superficie de una característica determinada o se le modifica (aumenta o disminuye tal cualidad).
De forma un poco más amplia, el término se refiere al conjunto de procesos de fabricación, imprescindibles para la industria en general, que se llevan a cabo sobre todo en plantas de fabricación y montaje de máquinas y piezas metálicas, de plástico, vidrio o madera.
Para llevar a cabo estos tratamientos, se necesita de maquinaria especializada, como hornos industriales, máquinas de lavado y pulido, instalaciones de galvanotecnia, entre otros equipos. Todo depende del tipo de tratamiento que se desee.
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Según el tipo de material al que se le aplique un tratamiento, este puede tener distintos objetivos: aumentar su resistencia al desgaste o rayado, incrementar o disminuir la fricción de acuerdo con la función del producto o proporcionar un aislamiento eléctrico.
Además, también se puede lograr una mejora en la retención de los lubricantes en la superficie, un incremento en la resistencia mecánica e incluso, obtener características decorativas.
Clasificación y tipos de tratamientos superficiales
Se pueden organizar en distintas categorías, según la manera en que modifican la superficie:
- Tratamientos superficiales que no alteran la composición del material base.
Como su nombre lo indica, son aquellos en los que el material con el que está hecha la superficie no sufre un cambio en sus elementos. Entre ellos, se encuentran:
- Tratamientos térmicos: temples, revenidos, estabilizados, etc.
- Tratamientos químicos: desengrasado, fosfatizado, lavado, etc.
- Tratamientos mecánicos: granallado, pulido, entre otros.
- Tratamientos superficiales que alteran la composición del material.
En este caso, sí se modifica la composición química del material. Este tipo abarca los llamados tratamientos termoquímicos como la carbonitruración, la nitruración, la cementación, la cianuración o la sulfinización.
- Tratamientos superficiales de revestimiento.
Son aquellos que forman una nueva capa sobre el material de base, por lo cual la superficie queda cubierta. En este rubro se incluyen:
- Recubrimientos por deposición física, química, de vapor o por plasma.
- Recubrimientos por solapado térmico de otros materiales, como el carbono, la plata, cerámica, titanio y distintas aleaciones.
- Recubrimientos químicos: niquelado, plateado, cromado, etc.
- Recubrimientos con pinturas, lacas, plastificados, teflón, entre otros.
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Varias de las propiedades de los materiales utilizados en las industrias requieren de una mejora; el tratamiento de superficies es una opción para alcanzar este objetivo.
En el caso de los tratamientos para superficies metálicas, las técnicas utilizadas son de las más populares en la industria.
Si bien son bastante extensas, en este artículo te compartimos las más importantes, que son: anodizado o anodización, fosfatizado, galvanoplastia, electrodepósito, electropulido, desengrasado y decapado.
Hay muchas técnicas y procesos que te ayudan a mejorar el rendimiento y durabilidad de tu equipo industrial, como los sistemas de lubricación.
Anodizado
Este tratamiento se aplica principalmente a metales ligeros, como el aluminio y el titanio. Se aplica óxido de aluminio con electrólisis. Se utilizan por lo regular colorantes y tinturas para mejorar el aspecto. Con esa técnica se evita la corrosión, y suele ser muy usada con las piezas de aluminio.
Si se requiere mejorar la resistencia, también es posible formar un recubrimiento relativamente grueso, muy duro y de cerámica que protegerá mejor la superficie.
Fosfatizado
También llamado fosfatación, se utiliza sobre todo en acero dulce y galvanizado, así como en aluminio, con el objetivo de evitar la corrosión, aumentar la adhesión y mejorar la retención de lubricantes. Así pueden añadirse con más facilidad ciertos acabados.
Se forma una película protectora tras hacer reaccionar la superficie con una solución de uno o más fosfatos de hierro, zinc, manganeso, sodio o amonio. Las etapas para hacerlo incluyen limpieza, cepillado y varios enjuagues.
Galvanoplastia
Es un proceso similar al galvanizado, que también se conoce como electroplating, por su nombre en inglés. Es un proceso químico o electroquímico que aplica una capa metálica de níquel a la superficie, para protegerla de la corrosión.
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En el tratamiento galvanizado, se usan otros metales como el cadmio y cromo para dotar de resistencia o cobre, plata, oro y estaño con fines decorativos.
De forma resumida, el proceso se logra así: se pasa una corriente eléctrica positiva por una solución con iones de metal y una corriente negativa a través de la superficie a tratar. Prácticamente se utiliza con cualquier superficie metálica conductora.
Electrodepósito
También conocido como electrodeposición o tratamiento de depósitos electrolíticos. Esta técnica crea un recubrimiento fino por medio de un proceso electroquímico. Algunos metales usados son el cobre, níquel o cromo sobre el acero, cobre y aleaciones.
Su objetivo es generar resistencia a través de usar la corriente eléctrica para disminuir los cationes metálicos en una solución acuosa que los contiene y precipita, o deposita, en la superficie que actúa como cátodo, quedando recubierta.
Electropulido
Llamado también pulido electrolítico, este tratamiento se utiliza para tener una superficie con más reflectividad y mejor apariencia. Como se elimina el exceso de metal, se utiliza también para hacer precisiones en las dimensiones de piezas y otros artículos metálicos.
Es un proceso contrario a la galvanoplastia, pues en vez de añadir los iones metálicos, se sustraen, mediante la utilización de una corriente eléctrica en la pieza sumergida en un electrolito particular. Suele utilizarse en las superficies de acero.
Desengrasado
Es un tipo de tratamiento de superficies en el que se limpia el metal para permitir otro recubrimiento, por lo general de pinturas. Se puede lograr por dos métodos básicamente: químico (con agentes alcalinos) o mecánico (con soluciones y cepillado).
Generalmente, se utilizan equipos automatizados para realizar esta limpieza y lograr una superficie totalmente limpia y preparada para el siguiente proceso. La fosfatación puede utilizarse como un tipo de desengrase.
Decapado
El objetivo de este tratamiento es eliminar óxidos o acabados superficiales, así como otras impurezas, con el propósito de añadir otro tratamiento. Es útil sobre todo cuando ya se tiene alguna superficie acabada, pero se quiere cambiar de recubrimiento.
Para lograrlo, se añaden químicos como los ácidos sulfúrico, clorhídrico o fosfórico. La superficie se sumerge en una solución con alguno de estos. Es muy importante recurrir a productos inhibidores para que el material base no se dañe y realizar un correcto y abundante enjuague y lavado.
Existen otros tipos de tratamientos superficiales, que utilizan variados elementos químicos como boro, zinc, cromo, níquel, pero todos ellos tienen el objetivo de modificar las superficies en aras de conseguir una mejor apariencia o propiedades químicas, eléctricas o mecánicas más adecuadas.
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Procesos de los tratamientos
Los procesos básicos que engloban a la mayoría de los tratamientos son:
1. Tratamientos térmicos superficiales: en ellos se puede controlar la profundidad en el material de base. Implican una transformación estructural y se pueden hacer de formas manuales, automáticas o semiautomáticas, incluso de manera continua o discontinua.
2. Conversión química: aquellos procesos que se valen de reacciones químicas para añadir recubrimientos de metales y así otorgarle una nueva capa a la superficie. Hay tratamientos que se llaman termoquímicos por combinar el proceso anterior con este.
3. Conversión electroquímica: la diferencia con el proceso previo es que en este se utilizan corrientes eléctricas para asegurar la adhesión de los iones metálicos.
4. Tratamientos de difusión: se incluyen técnicas cada vez más populares por su bajo costo. En ellas se modifican las superficies metálicas para reducir la oxidación, corrosión y desgaste. Algunos ejemplos son la cementación y las deposiciones.
5. Remoción de material: aquí se clasifican los tratamientos que, en vez de añadir, eliminan material sobrante de superficies. Generalmente, se utilizan para rectificar el ensamblaje de piezas.
Según su procedimiento, cada tipo de tratamiento requiere de máquinas y equipo especializado, además de un área adecuada para llevarlo a cabo. Esto sin contar con el material de protección necesario para los trabajadores.
Equipo especializado para tratamiento de superficies
Todos estos procesos implican el uso de materiales y sustancias industriales con niveles mediano y alto de especialización. Cada proceso exige maquinaria y conocimientos específicos.
Por esta razón, es importante contactar a los expertos. En Grupo Acura, te asesoramos para que puedas implementar de manera segura y efectiva tus tratamientos superficiales. Puedes contactarnos para brindarte más información.
El equipo más común para estos procesos se compone de:
Estufas y hornos industriales
Equipos de alta importancia, ya que en varios tratamientos se necesitan altas temperaturas, ya sea en el secado, la fusión de metales o en los térmicos. Su regulación se da de manera automática para mantener la temperatura, según el trabajo programado.
Los hornos y estufas también pueden personalizarse por los fabricantes de acuerdo con las necesidades de cada empresa: si se prefiere calefacción eléctrica o por combustión. Todo depende de sus propósitos industriales.
Máquinas para tratamientos superficiales
Estas instalaciones se componen de varias máquinas que llevan a cabo tareas como el lavado y desengrasado, para aplicar tratamientos posteriores, además de tener túneles y estaciones para el secado, por ejemplo.
El tratamiento de piezas y demás superficies de artículos en estos equipos se vale mucho de soluciones acuosas y el uso de ácidos. Según lo que se quiera hacer, se pueden añadir o eliminar ciertos dispositivos.
Máquinas vibradoras
En este caso, el equipo está orientado para los tratamientos que se valen de procesos mecánicos y soluciones acuosas. Hay máquinas que pueden realizar todas las operaciones de procesos simples o combinados y con variados volúmenes de piezas.
Son por lo regular máquinas que pueden montarse en línea con otros equipos de producción o prensas, cizallas y hornos. Algunos modelos cuentan con filtros para reutilizar las aguas residuales.
El cuidado de los recursos naturales y su tratamiento es una de las preocupaciones actuales de la industria. Te invitamos a leer sobre los sistemas de tratamiento de aguas en el sector.
Otro tipo de equipo importante para llevar a cabo tratamientos de superficies son las máquinas granalladoras y las instalaciones para pintura, que tienen varias funciones, como barnizado, desengrasado y secado, además de la tintura.
Es importante confiar en empresas especializadas que realicen el diseño, la adecuación de espacios y la instalación de los equipos pertinentes para cada tratamiento superficial.
Medidas de seguridad
Es esencial tener en cuenta que, para realizar cualquiera de estos procesos, se necesitan medidas estrictas de seguridad, por el manejo de metales, químicos y ácidos. Si bien cada tratamiento de superficies tienes sus especificaciones, algunas recomendaciones de prevención son:
- Contar con equipo de protección personal adecuado para los trabajadores; según sea el caso, usualmente se compone de overol, guantes y gafas de seguridad.
- Colocar letreros y señalizaciones pertinentes para advertir sobre el peligro en algún equipo, la activación de altas temperaturas, el uso de materiales corrosivos, etc.
- Instalar un sistema de ventilación eficaz, de escape o extracción según las sustancias utilizadas.
- Limpiar derrames de inmediato y, de preferencia, instalar pisos antideslizantes para minimizar los accidentes.
- En el caso de los ácidos, se debe diseñar todo un programa para su manipulación y saber qué hacer en caso de exposición.
- Separar adecuadamente materiales gaseosos de productos químicos para evitar confusiones y malos manejos.
- Contar con sistemas de extinción adecuados y eficaces en caso de incendios provocados por algún accidente o reacción indebida.
- Instalar sistemas de monitoreo de exposición a sustancias y gases peligrosos, como el plomo y el monóxido de carbono.
Es importante considerar que las medidas aquí mencionadas no son exhaustivas. Cada equipo y proceso exigirá distintas recomendaciones y elementos de protección personal. Por ello también se aconseja acudir con especialistas para cualquier duda.
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Referencias de consulta
1. EIPPCB. Surface Treatment of Metals and Plastics. European Integrated Pollution Prevention and Control Bureau (EIPPCB), 2006. Consultado el 17 de julio de 2021.
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5. Diego Uriel Nava Hernández. Electrodeposición y caracterización de recubrimientos de Ni-P (tesis de maestría). Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica (CIDETEQ), 2013. Consultado el 17 de julio de 2021.
