La elección del tratamiento superficial es un problema al que se enfrenta todo diseñador. Existen numerosas opciones de tratamiento superficial, y un diseñador de alto nivel no solo debe considerar la economía y la practicidad del diseño, sino también el proceso de ensamblaje e incluso los requisitos medioambientales. A continuación, se presenta una breve introducción a algunos recubrimientos de uso común para elementos de fijación, basados en los principios mencionados, para que sirvan de referencia a los profesionales del sector.
1. Electrogalvanización
El zinc es el recubrimiento más utilizado para fijaciones comerciales. Su precio es relativamente bajo y su apariencia es buena. Los colores más comunes son el negro y el verde militar. Sin embargo, su resistencia a la corrosión es promedio, siendo la más baja entre los recubrimientos de zinc. Generalmente, la prueba de niebla salina neutra del acero galvanizado se realiza en 72 horas, y se utilizan selladores especiales para garantizar que la prueba dure más de 200 horas. No obstante, su precio es elevado, entre 5 y 8 veces mayor que el del acero galvanizado común.
El proceso de electrogalvanizado es propenso a la fragilización por hidrógeno, por lo que los pernos de grado superior a 10.9 generalmente no se someten a este tratamiento. Si bien el hidrógeno puede eliminarse mediante un horno después del recubrimiento, la película de pasivación se daña a temperaturas superiores a 60 °C, por lo que la eliminación del hidrógeno debe realizarse después del electrogalvanizado y antes de la pasivación. Esto conlleva una baja operatividad y altos costos de procesamiento. En la práctica, las plantas de producción convencionales no eliminan activamente el hidrógeno a menos que lo exijan clientes específicos.
La consistencia entre el par de apriete y la fuerza de pretensado de los sujetadores galvanizados es deficiente e inestable, por lo que generalmente no se utilizan para conectar piezas importantes. Para mejorar la consistencia del par de apriete, se puede emplear el método de recubrimiento con sustancias lubricantes después del galvanizado.
2. Fosfatado
Un principio básico es que el fosfatado es relativamente más económico que el galvanizado, pero su resistencia a la corrosión es inferior. Tras el fosfatado, se debe aplicar aceite, cuya resistencia a la corrosión depende en gran medida de las propiedades del aceite utilizado. Por ejemplo, después del fosfatado, aplicar un aceite antioxidante común y realizar una prueba de niebla salina neutra solo requiere de 10 a 20 horas. Con un aceite antioxidante de alta calidad, el proceso puede durar entre 72 y 96 horas, pero su precio es de 2 a 3 veces superior al del aceite de fosfatado común.
Existen dos tipos de fosfatado comúnmente utilizados para sujetadores: el fosfatado a base de zinc y el fosfatado a base de manganeso. El fosfatado a base de zinc ofrece una mejor lubricación que el fosfatado a base de manganeso, y este último presenta una mayor resistencia a la corrosión y al desgaste que el recubrimiento de zinc. Puede utilizarse a temperaturas comprendidas entre 107 y 204 °C (225 y 400 °F). Es especialmente útil para la unión de componentes importantes, como pernos y tuercas de biela del motor, culatas, cojinetes principales, pernos del volante, pernos y tuercas de las ruedas, etc.
Los pernos de alta resistencia utilizan fosfatado, lo que también ayuda a evitar problemas de fragilización por hidrógeno. Por lo tanto, los pernos de grado superior a 10.9 en el ámbito industrial generalmente reciben un tratamiento superficial de fosfatado.
3. Oxidación (ennegrecimiento)
El ennegrecimiento y la aplicación de aceite son recubrimientos populares para fijaciones industriales debido a su bajo costo y buen aspecto, incluso antes de consumir combustible. Sin embargo, debido a su ennegrecimiento, prácticamente no ofrece protección contra la corrosión, por lo que se oxida rápidamente sin aceite. Incluso con aceite, la prueba de niebla salina solo dura de 3 a 5 horas.
4. Partición de galvanoplastia
El recubrimiento de cadmio ofrece una excelente resistencia a la corrosión, especialmente en ambientes marinos, en comparación con otros tratamientos superficiales. El tratamiento de los residuos líquidos durante el proceso de galvanoplastia de cadmio es costoso, llegando a ser entre 15 y 20 veces más caro que el de la galvanoplastia de zinc. Por ello, no se utiliza en la industria en general, sino únicamente en entornos específicos, como por ejemplo, en elementos de fijación para plataformas petrolíferas y aeronaves HNA.
5. Cromado
El recubrimiento de cromo es muy estable en la atmósfera, no se decolora ni pierde brillo fácilmente, y posee alta dureza y buena resistencia al desgaste. El cromado en elementos de fijación se utiliza generalmente con fines decorativos. Rara vez se emplea en sectores industriales con altos requisitos de resistencia a la corrosión, ya que los elementos de fijación cromados de buena calidad son tan costosos como los de acero inoxidable. Solo cuando la resistencia del acero inoxidable es insuficiente, se utilizan elementos de fijación cromados.
Para prevenir la corrosión, antes del cromado se deben aplicar capas de cobre y níquel. El recubrimiento de cromo puede soportar altas temperaturas de hasta 650 °C (1200 °F). Sin embargo, existe el problema de la fragilización por hidrógeno, similar al de la electrogalvanización.
6. Niquelado
Se utiliza principalmente en zonas que requieren tanto protección anticorrosión como buena conductividad. Por ejemplo, en los terminales de salida de las baterías de los vehículos.
7. Galvanizado por inmersión en caliente
El galvanizado por inmersión en caliente es un recubrimiento por difusión térmica de zinc calentado hasta alcanzar un estado líquido. El espesor del recubrimiento oscila entre 15 y 100 μm. Si bien su control es complejo, ofrece una buena resistencia a la corrosión y se utiliza con frecuencia en ingeniería. Durante el proceso de galvanizado por inmersión en caliente, se produce una grave contaminación, que incluye residuos de zinc y vapores de zinc.
Debido al grueso recubrimiento, dificulta el atornillado en roscas internas y externas de los sujetadores. Debido a la temperatura del proceso de galvanizado en caliente, no se puede utilizar para sujetadores de grado superior a 10.9 (340~500 ℃).
8. Infiltración de zinc
La infiltración de zinc es un recubrimiento metalúrgico sólido por difusión térmica de polvo de zinc. Presenta una excelente uniformidad, obteniéndose una capa homogénea tanto en roscas como en orificios ciegos. El espesor del recubrimiento oscila entre 10 y 110 μm, con un margen de error del 10%. Su adherencia y resistencia a la corrosión con el sustrato son superiores a las de otros recubrimientos de zinc (como el galvanizado electrolítico, el galvanizado por inmersión en caliente y el Dacromet). Su proceso de fabricación es ecológico y no contaminante.
9. Dacromet
No presenta problemas de fragilización por hidrógeno y su consistencia en la precarga de torsión es excelente. Sin considerar el cromo ni las cuestiones medioambientales, Dacromet es, de hecho, el material más adecuado para elementos de fijación de alta resistencia con elevados requisitos anticorrosión.
Fecha de publicación: 19 de mayo de 2023
