M1 Lectura16 2018-1 (1)17102017 - Axel

Vista previa del material en texto

Lectura 16 
MÉTODOS DE ACABADO SUPERFICIAL Y 
RECUBRIMIENTOS 
 
 
16.1 GENERALIDADES 
En general un recubrimiento es una capa o cubierta que se aplica a la superficie de un objeto, 
usualmente denominado sustrato, ya sea que lo cubra total o parcialmente. El propósito de aplicar 
el recubrimiento puede ser decorativo, funcional o ambos. 
Por ejemplo, los recubrimientos orgánicos, como son las pinturas y lacas, son revestimientos que 
en su mayoría tienen doble uso, ya que, a la vez de aislar, y por tanto dar una protección al 
sustrato del medio en el que se encuentra, también pretenden ser, en muchos casos, decorativos 
al mismo tiempo. 
Se pueden aplicar recubrimientos funcionales para cambiar las propiedades superficiales del 
sustrato, tales como adhesión, humectabilidad, resistencia a la corrosión o resistencia al desgaste. 
Una consideración importante para la mayoría de los procedimientos de recubrimiento es que 
éstos deben aplicarse de tal manera que se tenga control sobre el espesor depositado, lo cual se 
es función del procedimiento seleccionado para aplicarlo, los cuales van desde emplear un simple 
cepillo para pintar hasta equipo muy especializado para lograr tal fin. En el caso de los 
recubrimientos parciales una consideración adicional se tiene al necesitar control sobre el lugar 
donde se va a aplicar el recubrimiento. 
 
16.2 RECUBRIMIENTOS ORGÁNICOS 
Los recubrimientos orgánicos o pinturas han acompañado la evolución de la humanidad desde 
hace varias centurias, haciendo un uso decorativo y de expresión popular, sin embargo, la 
importancia industrial y de desarrollo tecnológico fue reconocida con mayor énfasis desde la 
segunda guerra mundial [Ahmad, 2006]. Son el medio más comúnmente empleado para proteger 
a los elementos metálicos del medio ambiente en el que se desempeñen y de sus efectos 
indeseables como lo es específicamente la corrosión. Lo anterior se debe a que dentro de la gama 
MANUFACTURA I 
 
 
2 
de recubrimientos existentes éstos son, en general, de fácil aplicación y ésta puede realizarse aun 
cuando el elemento a recubrir desempeñe sus funciones en pleno campo, así como ofrecer la 
mejor relación beneficio-costo para mitigar los efectos de la corrosión producto de las reacciones 
con la atmósfera (corrosión atmosférica). 
Su utilización tiene gran impacto económico, ya que según un estudio efectuado en Estados 
Unidos de América (EUA) en 2002 [Virmani, 2002], referente a los costos, se determinó que la 
protección mediante recubrimientos orgánicos representa el 88% del costo total contra la 
corrosión. Más recientemente, en 2006, se reporta que para EUA, alrededor de 10500 millones de 
dólares fueron gastados en recubrimientos orgánicos de protección, sin contar aquellos 
empleados para un simple acabado estético. 
 
Estructura de los recubrimientos orgánicos 
Estos recubrimientos, conocidos coloquialmente como pinturas, son polímeros constituidos 
primordialmente de carbono, hidrógeno y oxígeno, que a su vez son elementos básicos de los 
organismos vivos y de ahí el adjetivo de “orgánicos”, que forman capas muy finas y que por lo 
general se emplean sobre sustratos metálicos que por lo general se buscan proteger, sin que esto 
excluya sustratos a base de otro tipo de materiales pero donde ya no se busca que éstos brinden 
una protección contra la corrosión. 
Ahora, un recubrimiento orgánico principalmente se compone por una dispersión de pigmentos, 
solventes y aditivos en una matriz de aglutinante o resina; siendo, para algunos autores, los más 
relevantes la resina y los pigmentos, desde el punto de vista de la protección brindada contra la 
corrosión, en la formación de la pintura [Forsgren, 2006]. 
El solvente reduce la viscosidad del recubrimiento y sus componentes para obtener un elemento 
homogéneo en su composición y tener una adecuada aplicación, y sólo se encuentra cuando la 
pintura está en su forma líquida [Schweitzer, 2010]. El añadir un solvente, reduce temporalmente 
la viscosidad del recubrimiento con lo que se busca obtener una mezcla homogénea de sus 
componentes así como poder lograr una mejor aplicación, de tal forma, que el resultado final sea 
una película fina, continua y de composición química homogénea que garantice la protección del 
sustrato. 
El aglutinante o resina es la base del recubrimiento y por lo general son un mezcla de varios 
aceites y plastificantes. Este compone el grueso de la capa física que cubre y protege al sustrato 
 LECTURA 14, MÉTODOS DE ACABADO SUPERFICIAL Y RECUBRIMIENTOS 
 
3 
en el que se ha depositado, por lo que su composición y densidad determinará en gran medida las 
propiedades del recubrimiento como la permeabilidad, la resistencia química, la adherencia al 
sustrato o la resistencia a los rayos ultravioleta por mencionar algunos [Schweitzer, 2006]. 
Las resinas se pueden clasificar de acuerdo a la forma del secado, ya sea éste de tipo físico, 
químico o curado, por coalescencia o por una combinación. 
Un secado de tipo físico sucede cuando se evapora el solvente del recubrimiento en su estado 
líquido y deja paso a polimerización; este tipo de recubrimientos, eligiendo el solvente adecuado, 
pueden volver a disolverse. Un ejemplo de éstos son los hules clorados. 
Los de secado químico o curado son aquellos que al mezclar dos componentes (resina y 
endurecedor) ocasionan una reacción química que lleva a la formación del polímero. Dentro de 
este tipo de recubrimientos se pueden mencionar a los epóxicos. 
Finalmente los formados mediante coalescencia, comienzan con una dispersión de pequeñas 
partículas en agua; cuando ésta se evapora, las partículas se mezclan y forman una película 
insoluble [Bos, 2008]. 
Los pigmentos son añadidos a los recubrimientos ya sea para dar color o como relleno, pero con 
mayor frecuencia se agregan para proteger contra la corrosión. Dependiendo del tipo de 
protección brindada, se pueden identificar pigmentos inertes; estos se utilizan cuando la forma de 
proteger es aislando del ambiente el elemento pintado. Cuando se pretende inhibir el posible 
proceso anticorrosivo, se añaden pigmentos químicamente activos [Forsgren, 2006]. 
Los aditivos son añadidos por lo general en pequeñas cantidades buscando modificar sus 
características generales de diferentes maneras; por ejemplo actuando como agentes antihongos 
o como agentes de retardo del fuego [Schweitzer, 2010]. 
La relación entre todos los componentes mencionados es muy importante para la calidad final del 
recubrimiento. 
Existen varios tipos de recubrimientos, siendo comúnmente clasificados por el tipo de resina 
utilizada para su fabricación como son, por mencionar a las principales, los epóxicos que son de 
los más usados en la industria de pinturas por sus buenas propiedades mecánicas, gran 
adherencia al sustrato y su excelente resistencia al agua, los químicos y a los ácidos; los 
acrílicos, los cuales ofrecen una destacada estabilidad frente a la acción de los rayos UV además 
de poseer buenas propiedades mecánicas, especialmente presentan una buena dureza; los 
MANUFACTURA I 
 
 
4 
alquidálicos, que también son de los más utilizados en la industria de fabricación de pinturas 
desde que fueron introducidos comercialmente a finales de los años veinte del siglo XX a pesar de 
que aun después de su curado siguen reaccionando con el oxígeno del medio ambiente lo que da 
como resultado que se vuelva frágil al paso del tiempo; los poliuretanos, poseen una excelente 
resistencia al agua, presentan además buenas propiedades mecánicas, sobre todo a la abrasión, 
tienen una buena resistencia a los ácidos y solventes así como a las soluciones alcalinas; los 
poliésteres, empleados desde la década de los años sesenta del siglo pasado y que como 
características principales se encuentra el proveer de una buena resistencia química, en especial 
en presencia de ácidos y solventes, aún a elevadas temperaturasy finalmente los hules clorados 
que presentan, por ejemplo, gran adherencia a sustratos de acero, así como una buena 
resistencia a los químicos [Forsgren, 2006]. Cada uno de éstos obtiene sus características a 
través del particular componente funcional que los constituye o por los enlaces empleados por 
éste para formar la película, todo desde el punto de vista químico. 
 
 
FIGURA 16.1 El uso de pinturas o recubrimientos orgánicos se ha popularizado como uno de los métodos de acabado 
más empleado debido a su versatilidad en métodos de aplicación así como para efectuarla estando el elemento en pleno 
funcionamiento, además de la protección que puede otorgar y acabado estético su empleo es económico. 
 
Métodos de aplicación de los recubrimientos orgánicos 
Un factor de suma importancia para la eficiencia al depositar una película de estos, así como en la 
posterior función que desempeñe un recubrimiento orgánico, es lo concerniente a la limpieza y 
 LECTURA 14, MÉTODOS DE ACABADO SUPERFICIAL Y RECUBRIMIENTOS 
 
5 
preparación de la superficie donde va a ser depositado así como su aplicación. A través de éstos 
se pretende que la superficie, como pudiera ser por ejemplo una de tipo metálica, quede libre de 
residuos grasos, de sales, óxidos, restos de desbaste así como obtener una adecuada rugosidad 
de la superficie para asegurar el anclaje de la película. En el caso de la aplicación es de vital 
importancia el generar una película homogénea en su espesor y calidad. 
Dependiendo del material del sustrato y de las características del elemento o pieza que se 
pretenda recubrir (tamaño, forma y funcionamiento) será el tratamiento previo de limpieza y 
preparación de la superficie, ya que por ejemplo no se realizará la misma preparación para pintar 
un elemento metálico en el hogar, como por ejemplo una reja, a la efectuada para pintar un puente 
de estructura metálica. Por tal razón es que existen diferentes normas mediante las cuales se 
establecen los estándares con los que la preparación superficial incluyendo limpieza del sustrato 
se lleva a cabo (lo cual es evidentemente para una aplicación especializada como se mencionó 
para el pintado de un puente); por ejemplo la norma ISO 8504:1992 que describe la preparación 
de acero antes de la aplicación de pinturas y productos afines, de otras organizaciones como la 
National Association of Corrosion Engineers (NACE) o la Steel Structures Painting Council (SSPC) 
existen varios documentos que tratan este tópico. 
En lo concerniente a la limpieza, los métodos típicos utilizados incluyen a la limpieza mediante 
abrasivos en la cual los óxidos son removidos, posterior a una remoción de cualquier residuo 
aceitoso, por medio de un granallado de la superficie del sustrato empleando arena, o algún otro 
tipo de material como pueden ser partículas metálicas o poliméricas, de manera que impacten 
sobre las superficies a limpiar. La limpieza mediante chorro de agua a alta presión es similar a 
este método. Otro método es la limpieza mediante detergentes, la cual es usada para remover 
los residuos grasos y que es aplicada en metales mediante inmersión o atomización, el cual 
posteriormente se enjuaga en agua corriente. Por desgracia no es posible eliminar óxidos con este 
método. Además de los anteriores se tiene la limpieza alcalina, la cual tiene una función parecida 
a cuando se emplean detergentes sólo que se emplean soluciones de fosfatos, boratos o 
hidróxidos alcalinos; la limpieza con emulsiones tiene como función eliminar grasas pesadas 
mediante la utilización de emulsiones acuosas de solventes orgánicos tales como alcoholes 
minerales y queroseno. Otras técnicas empleadas son la limpieza con solventes así como la 
limpieza con vapores [Schweitzer, 2006]. 
Para la aplicación, existen diferentes métodos cada uno con sus diferentes ventajas y desventajas 
o enfocados para usarse con un recubrimiento en específico. Los factores más comunes por los 
que se ve favorecido un cierto método de aplicación son el ambiente de exposición, el propósito, 
MANUFACTURA I 
 
 
6 
condiciones, geometría y dimensiones del producto así como tiempo de aplicación y el costo de 
éste [Schweitzer, 2006]. Existen diferentes métodos, que van desde los simples y comúnmente 
utilizados, como la inmersión o la aplicación con brocha o rodillo ó la pulverización mediante 
pistola de aire, hasta los más estilizados como la pulverización electrostática (donde las piezas a 
pintar se cargan eléctricamente y las gotas atomizadas de pintura se cargan en forma 
electrostática mejorando le eficiencia en el pintado), en caliente o a alta presión sin aire. 
 
Funcionamiento como protección a la corrosión de sustratos metálicos 
 
Una de las funciones buscadas al ocupar este tipo de recubrimientos sobre superficies metálicas 
es la de proteger en contra de los fenómenos corrosivos. En general, existen básicamente tres 
métodos por el que se guían las técnicas para el control de la corrosión; y que consisten en: a. 
Formar una barrera contra el medio ambiente, b. Dar lugar a una protección catódica, c. Proveer 
de inhibidores de la corrosión. 
Los recubrimientos orgánicos o pinturas funcionan principalmente como barrera contra el medio 
ambiente, con lo que se evita el contacto entre el metal y la humedad en conjunto con 
contaminantes atmosféricos y por tanto la generación de la celda electrolítica. Igualmente, al ser 
estos recubrimientos de tipo polimérico, tienen por ende, una alta resistividad eléctrica, por otra 
parte al ser usados se tiene una capa que dificulta enormemente el paso de iones y por tanto 
reduce la cinética de la corrosión. La gran cualidad de éstos, es que a la capacidad de actuar 
como una barrera se le pueden añadir funciones de protección catódica y de inhibidores de 
corrosión, mediante la adición de pigmentos, para añadir resistencia al recubrimiento. 
A los recubrimientos que ofrecen protección catódica, se le añade al polímero un elemento extra, 
zinc específicamente, que actúe como ánodo de sacrificio y que realizará las veces de un 
galvanizado, pero depositado en frío. 
A los recubrimientos con inhibidores de corrosión les son adicionados elementos, como el óxido 
de zinc o sales de cromo [Ahmad, 2006] por mencionar algunos, que provocan un retardo en las 
reacciones de transferencia de carga que dan lugar a la formación de celda de corrosión. Existen 
algunos otros que más que retardar las reacciones, forman una pequeña capa de óxido estable 
sobre la superficie del sustrato metálico. 
 
 LECTURA 14, MÉTODOS DE ACABADO SUPERFICIAL Y RECUBRIMIENTOS 
 
7 
 
FIGURA 16.2 Uno delos métodos de aplicación de pinturas más novedoso es mediante el uso de pinturas en polvo, las 
cuales tienen como ventajas: 
 la ausencia de componentes orgánicos volátiles, 
el bajo nivel de pérdidas debido a que puede ser reciclada y reutilizada, 
 así como el elevado nivel de protección y durabilidad que proporcionan. 
 
16.3 RECUBRIMIENTOS METÁLICOS 
Este tipo de recubrimientos se caracteriza por depositar capas muy finas de un metal o aleación 
sobre un sustrato, comúnmente metálico; con esto se busca proporcionar un aspecto estético o 
simplemente se emplea cuando la parte a recubrir requiere un aspecto brillante o lustroso así 
como adicionar protección contra la luz solar o la corrosión. En general, la protección contra la 
corrosión proporcionada por los recubrimientos metálicos depende en gran medida de la elección 
de la aleación del recubrimiento así como de su espesor, y no está muy influenciada por el método 
de aplicación 
Hay cuatro métodos comúnmente utilizados de aplicación de recubrimiento de metal a las 
superficies metálicas. Estos son la inmersión, el atomizado, el chapeado (el cual puede 
electrolítico, también conocido como electroplateado o galvanoplastia, y no electrolítico -
electroless-) y la deposición por vapor (que puede ser física o química).Los dos últimos 
procesos no se utilizan para estructuras metálicas, sino que se utilizan para accesorios, elementos 
de unión y otros artículos pequeños. 
En el caso de la inmersión, ésta se realiza en caliente, es decir el sustrato metálico se sumerge 
en un baño de una cierta aleación, evidentemente en estado líquido y que posee una temperatura 
de fusión menor al material del elemento donde se va a depositar, y que van por ejemplo de los 
450°C hasta los 700°C en el caso de usar zinc y aluminio respectivamente. Transcurrido el tiempo 
de inmersión, el cual puede ir desde una fracción de un minuto para objetos pequeños como 
sujetadores hasta varios minutos para estructuras a gran escala, la pieza se extraerá quedando 
recubierta con una capa de aleación seleccionada para tal fin. 
MANUFACTURA I 
 
 
8 
Para esto se requiere, antes de sumergir en el baño con el recubrimiento, de una limpieza de 
óxido, incrustaciones, aceite, pintura y otros contaminantes de la superficie. 
Usualmente las aleaciones empleadas para generar dicho recubrimiento son por lo general a base 
de zinc, aluminio, estaño y plomo, aunque este último por cuestiones de toxicidad se emplea cada 
vez en menor medida. Materiales como el acero o el hierro son los que con mayor frecuencia se 
recubren con las aleaciones mencionadas, teniendo estos metales de sustrato una mayor 
temperatura de fusión en comparación. 
En el exterior de la capa depositada se tiene una aleación en solución sólida que es básicamente 
el metal empleado para el recubrimiento. Conforme se acerca más cercano al sustrato se tienen, 
por lo general, compuestos intermetálicos que son producto de las aleaciones usadas tanto para 
sustrato como en el recubrimiento. 
Dependiendo del material utilizado para el recubrimiento el proceso puede recibir diferentes 
nombres. Por ejemplo se le conoce galvanizado, aluminizado o estañado cuando se emplea zinc, 
aluminio o estaño respectivamente. El espesor del recubrimiento suele depender tanto del proceso 
como del tipo de recubrimiento y es por esto que uno de los inconvenientes asociados a la 
inmersión es obtener una homogeneidad en el espesor de la capa generada. 
 
FIGURA 16.3 Etapas durante el proceso de galvanizado por inmersión en caliente. 
 LECTURA 14, MÉTODOS DE ACABADO SUPERFICIAL Y RECUBRIMIENTOS 
 
9 
 
FIGURA 16.4 Galvanizado por inmersión en caliente (izquierda) y las capas formadas en este proceso. 
Para el atomizado o pulverización térmica, se trata de un proceso en el que el recubrimiento es 
generado al rociar materiales fundidos (o calentados) sobre una superficie. El "material de 
alimentación" o precursor del recubrimiento, el cual se tiene en forma de polvo o alambre, se 
inyecta hacia un elemento que genera el calentamiento de éste por medio de medios eléctricos 
(plasma o arco) o químicos (llama de combustión) y se deposita en la superficie deseada 
disparándolo a alta velocidad. El resultado es un recubrimiento producto de la acumulación de las 
numerosas partículas pulverizadas. La superficie puede no calentarse significativamente, 
permitiendo el recubrimiento de sustancias inflamables. 
Los materiales de recubrimiento disponibles para la pulverización térmica incluyen metales, 
aleaciones, cerámicos, plásticos y compuestos. 
La pulverización térmica puede proporcionar revestimientos gruesos (aproximadamente el 
intervalo de espesor es de 20 micrómetros a varios milímetros, dependiendo del proceso y de la 
materia prima), sobre una gran área con una alta tasa de deposición en comparación con otros 
procesos de recubrimiento tales como electroplateado y deposición física o química por vapor. 
FIGURA 16.5 Formación de un recubrimiento metálico mediante pulverización térmica. 
MANUFACTURA I 
 
 
10 
En el chapeado, empleando o no una fuente de energía eléctrica, un revestimiento metálico se 
deposita sobre una superficie conductora y el cual se utiliza para decorar objetos, para inhibir la 
corrosión, para mejorar la soldabilidad, para endurecer, para mejorar la resistencia al desgaste, 
para reducir la fricción, para mejorar la adhesión de la pintura, para alterar la conductividad entre 
otras propiedades. Las capas depositadas pueden ser de espesores de unas cuantas micras 
hasta milímetros, siendo el cobre, níquel, oro, plata, cromo, zinc y estaño los metales más 
comunes que se depositan. 
Este puede ser electrolítico y no electrolítico. En el caso del electrolítico, conocido también como 
electrodeposición, se genera la deposición del recubrimiento mediante electricidad; ésta se da 
debido al traslado de iones metálicos dentro de un medio acuoso, desde un ánodo, material del 
que se conformará el recubrimiento, a un cátodo, que será la pieza o sustrato a recubrir, donde 
se depositarán éstos. 
Tradicionalmente para lograr esto se tiene que: 1. Se disuelven en agua, en un ácido o una base 
sales metálicas que pueden ser de plata, cobre, zinc o níquel así como el material con el que se 
generará el recubrimiento o ánodo, y donde la sal empleada debe ser afín al material del ánodo, 2. 
Se aplica energía eléctrica, siendo el factor preponderante la intensidad de corriente empleada; 
ésta depende de la superficie a recubrir y del material que la constituya, el electrolito empleado, la 
aleación empleada para generar el recubrimiento, por mencionar algunos factores. Finalmente 3. 
Se introduce la pieza a galvanizar) o cátodo. 
Los principios físicos en los que se explica el proceso son las leyes de Faraday, las cuales 
establecen de manera simplificada que la masa del recubrimiento es directamente proporcional a 
la cantidad de energía eléctrica que se le haya transferido y que a su vez depende de la reacción 
electroquímica que tiene lugar en el material. Lo anterior se traduce en la siguiente ecuación, a 
través de la cual se puede encontrar el volumen de metal depositado: 
3mmV aCIt  
 
 
Donde V es el volumen de metal depositado sobre el sustrato en milímetros cúbicos [mm3], a 
indica la eficiencia de la corriente aplicada en la reacción generada, C es la constante de 
deposición o chapeado, la cual depende de la cantidad de sustancia depositada por en un 
electrodo por el paso de carga o un Coulomb o equivalente electroquímico, y de la densidad 
[mm3/A-s] I es la intensidad de corriente aplicada en amperes [A] y t es el tiempo durante el que 
se aplica la corriente en horas [h]. 
https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81nodo
https://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1todo
 LECTURA 14, MÉTODOS DE ACABADO SUPERFICIAL Y RECUBRIMIENTOS 
 
11 
El espesor de la capa depositada puede calcularse mediante la siguiente expresión. 
  ; 1000
m m
e m
S cm

  

 
   
 
 
En el cual e es el espesor de la capa depositada en micrómetros, m es la masa del metal 
depositado en gramos [g],  es la densidad en gramos por centímetro cúbico [g/cm3] y S es el 
área de la superficie recubierta en centímetros cuadrados [cm2]. O simplemente a partir del 
volumen depositado, se tiene que: 
V
e
S
 
Una de las ventajas del proceso es que permite tener un muy buen control sobre el espesor del 
recubrimiento, así como también garantiza la homogeneidad de éste sobre toda la superficie 
donde fue depositado. 
En contraparte, una de las desventajas del proceso es que las sales empleadas no se disuelven 
totalmente, por lo que las empresas dedicadas a este proceso deben de neutralizar dicha solución 
para evitar que al ser desechadas contaminen el entorno y a las personas que trabajan alrededor 
de este proceso, ya que se trata de sustancias tóxicas. Por ejemplo, el empleo de cromo 
hexavalente para emplearla en este proceso (cromar una pieza) en la actualidad está en desuso 
debido al riesgo en la salud asociado a su manipulación, ya que este es cancerígeno; por esta 
razón se ha cambiado a emplearse cromo trivalente. 
 
MANUFACTURA I 
 
 
12 
FIGURA 16.6 El procesode electrodepositado, en este caso de plata (electroplateado), en su forma más simple. 
En el caso del chapeado no electrolítico (sin corriente) o deposición química, es un método de 
recubrimiento que implica varias reacciones simultáneas en una solución acuosa, que se 
producen sin el uso de energía eléctrica externa. La reacción se logra cuando el hidrógeno es 
liberado por un agente reductor, normalmente hipofosfito de sodio, como un ion hidruro y se oxida, 
produciendo así una carga negativa en la superficie de la pieza. La solución acuosa dentro de la 
cual se da la deposición del metal contiene los iones de éste y la superficie de deposición actúa 
como catalizador para la reacción. El método de deposición química, o autocatalítica, más común 
es el niquelado, aunque también se pueden aplicar capas de plata, oro y cobre; sin embargo, por 
las particularidades del proceso, el universo de metales que pueden emplearse para esto están 
limitados a los anteriores. 
 
FIGURA 16.7 Disposición básica para realizar el recubrimientos mediante la deposición no electrolítica o química. 
Por ejemplo en el caso del niquelado ocupando esta técnica, usualmente se deposita una capa de 
una aleación de níquel-fósforo o de níquel-boro sobre una la pieza de trabajo, la cual como se ha 
venido mencionando es por lo general de metal pero también puede ser de plástico, para lo que 
se realizan algunas modificaciones al proceso. El procedimiento se basa en la presencia de un 
agente reductor, por ejemplo hipofosfito de sodio hidratado (NaPO2H2 · H2O) que reacciona con 
los iones metálicos para depositar metal; es posible obtener aleaciones con diferentes porcentajes 
de fósforo, las cuales van desde 2-5% (bajo fósforo) hasta 11-14 (alto fósforo), y donde las 
propiedades metalúrgicas de las aleaciones dependen de este porcentaje. Las ventajas con un 
niquelado de este tipo frente a lo que podría obtenerse mediante electrodeposición, son la nula 
 LECTURA 14, MÉTODOS DE ACABADO SUPERFICIAL Y RECUBRIMIENTOS 
 
13 
existencia de problemas de densidad de flujo y de suministro de energía, proporciona un depósito 
uniforme independientemente de la geometría de la pieza de trabajo y con el catalizador de 
predeposición adecuado puede depositarse en superficies no conductoras. 
 
 (a) (b) 
FIGURA 16.8 Comparación de los espesores obtenidos para elementos irregulares mediante (a) electrodeposición y (b) 
deposición no electrolítica o química. 
Finalmente la deposición por vapor puede ser física o química. En el caso de ser física se 
conoce como deposición física en fase de vapor (PVD por sus siglas en inglés -Physical Vapor 
Deposition-). Este término describe una variedad de métodos de deposición al vacío que pueden 
usarse para producir películas y recubrimientos delgados. Durante el proceso, el material con el 
que se realizará el recubrimiento pasa de una fase condensada a una fase vapor y luego de vuelta 
a una fase condensada de película delgada; se utiliza en la fabricación de artículos que requieren 
películas delgadas para funciones mecánicas, ópticas, químicas o electrónicas. Algunos ejemplos 
incluyen dispositivos semiconductores tales como paneles solares de película delgada, película 
PET aluminizada para envasado de alimentos y globos y herramientas de corte recubiertas para 
maquinado. Los procesos PVD más comunes son la pulverización catódica y la evaporación. 
Los recubrimientos industriales comunes aplicados por PVD son nitruro de titanio, nitruro de 
circonio, nitruro de cromo, nitruro de aluminio titanio. 
En el caso de la de tipo químico o deposición química en fase vapor (CVD por sus siglas en 
inglés -Chemical Vapor Deposition-), se utiliza a menudo en la industria de semiconductores para 
producir películas delgadas. 
MANUFACTURA I 
 
 
14 
 
En la CVD típica, el sustrato se expone a uno o más precursores volátiles, que reaccionan y/o se 
descomponen sobre su superficie para producir el depósito deseado. Con frecuencia, también se 
producen subproductos volátiles, que son eliminados en forma de gases a través de la cámara de 
reacción. 
Los generación de recubrimientos mediante esta técnica es capaza de depositar materiales en 
diversas formas, incluyendo monocristalino, policristalino o amorfo, por mencionar algunos. Estos 
materiales incluyen: silicio (SiO2, germanio, carburo, nitruro, oxinitruro), carbono (fibra, nanofibras, 
nanotubos, diamante y grafeno), fluorocarbonos, filamentos, tungsteno, nitruro de titanio y diversos 
dieléctricos. 
16.4 RECUBRIMIENTOS CERÁMICOS 
En este caso se trata sobre todo de los recubrimientos a base de porcela, pudiendo también ser 
de algún otro tipo de cerámica, sobre sustratos metálicos como por ejemplo acero, fundiciones de 
hierro o aluminio, y que son ampliamente vistos, por ejemplo, en instrumentos de cocina. En 
México y gran parte de América, el tan conocido peltre se define como un elemento de acero que 
ha sido vitrificado (o porcelanizado) con un recubrimiento a base de boro, aluminio o silicatos, y 
que son obtenidos por fundición a alta temperatura, en una o varias capas, de una mezcla 
de óxidos de carácter ácido o básico. En otros países la connotación que se da al término peltre 
es al de una aleación compuesta por estaño, cobre, antimonio y plomo, por lo que hay que tener 
especial cuidado con este término. 
 
 
https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93xido
https://es.wikipedia.org/wiki/Aleaci%C3%B3n
https://es.wikipedia.org/wiki/Esta%C3%B1o
https://es.wikipedia.org/wiki/Cobre
https://es.wikipedia.org/wiki/Antimonio
https://es.wikipedia.org/wiki/Plomo
 LECTURA 14, MÉTODOS DE ACABADO SUPERFICIAL Y RECUBRIMIENTOS 
 
15 
FIGURA 16.9 El uso del acero porcelanizado está ampliamente difundido en México para emplearse en instrumentos de 
cocina. 
Estos son apreciados por su estética, facilidad de limpieza, nula reactividad química y durabilidad 
en general. 
Las composiciones de los cerámicos empleados varían en función de los requerimientos del 
producto, pudiendo ser formuladas por su color y atractivo visual mientras que otros se diseñan 
buscando la resistencia a productos químicos, al ambiente, soportar altas temperaturas de 
servicio, aumentar la dureza, mejorar la resistencia a la abrasión o tener mayor resistencia 
eléctrica. Por ejemplo, los recubrimientos con alto contenido de alúmina son más convenientes 
para aplicaciones refractarias. 
Para generar un recubrimiento cerámico es necesario preparar el material que generará el 
revestimiento, de tal manera que se obtenga partículas finas, cuyo tamaño irá en función de la 
funcionalidad que se pretenda para éste. En seguida se aplica, mediante técnicas como la 
aspersión, la aspersión electroestática, el recubrimiento por flujo, la inmersión o la 
electrodeposición. Una vez que se ha aplicado, y en caso de ser necesario, se realiza su secado. 
Por último se procede a su cocimiento, durante el cual se da lugar a las reacciones químicas que 
generan las determinadas fases de interés que conformarán al recubrimiento. Este proceso de 
sinterizado de los elementos que conforman al revestimiento se da por lo general a temperaturas 
alrededor de los 800°C, obteniéndose al finalizar esta etapa una capa cerámica prácticamente 
libre se porosidad. 
16.5 RECUBRIMIENTOS DE CONVERSIÓN QUÍMICA 
Los recubrimientos de conversión son revestimientos para metales, en los que la superficie de la 
parte a cubrir es convertida en el recubrimiento mismo a través de un proceso químico o 
electroquímico. Los ejemplos incluyen recubrimientos de conversión de cromato, recubrimientos 
de conversión de fosfato, recubrimientos en azul, recubrimientos de óxido negro sobre acero y 
anodización. Se utilizan para la protección contra la corrosión, para añadir color decorativo y como 
primarios de pinturas. 
Por ejemplo en el caso de formación de un recubrimiento de óxido negro (magnetita)sobre acero, 
mejor conocido como pavonado, se trata de un proceso de pasivación del material (es decir se 
genera una capa de óxido sobre el metal, en este caso a voluntad), resultando en un 
recubrimiento de conversión electroquímica, producto de una reacción química oxidante con hierro 
sobre la superficie, formando selectivamente magnetita (Fe3O4); el óxido negro de hierro 
MANUFACTURA I 
 
 
16 
proporciona una protección mínima contra la corrosión, a menos que también sea tratado con un 
aceite, el cual desplaza el agua para reducir el mojado y por tanto la acción galvánica. 
La diferencia entre este óxido negro y el típico de color rojizo asociado al hierro y sus aleaciones 
(Fe2O3), mejor conocido como herrumbre, es que este último experimenta un cambio de volumen 
extremadamente grande al hidratarse y dando como resultado un fácil desprendimiento, además 
de ser sumamente poroso. 
 
 
FIGURA 16.10 Una pieza en acero antes y después de un tratamiento de pavonado. 
 
Otro proceso de recubrimiento de este tipo es el fosfatado, el cual involucra la formación de una 
capa por pasivación del material, el cual se aplica por lo general sobre aleaciones ferrosas 
aunque pueden ser aplicados también en otros metales, como aluminio, zinc, cadmio, 
plata y estaño. 
Estos se utilizan en las superficies de piezas de acero para prevenir la corrosión, mejorar 
la lubricación en procesos de conformado o embutición, o como base para recubrimientos o 
pintados posteriores. A través de la aplicación, mediante pulverización o inmersión, de una 
solución diluida de ácido fosfórico y sales de fosfato, se obtiene una reacción química con la 
superficie de la parte que se está recubriendo para formar una capa de fosfatos cristalinos 
insolubles. 
Los principales tipos de recubrimientos de fosfato son el manganeso, hierro y zinc. Los fosfatos de 
manganeso se utilizan tanto para la resistencia a la corrosión como para la lubricidad y se aplican 
únicamente por inmersión. Los fosfatos de hierro se usan típicamente como base para 
revestimientos o pinturas adicionales y se aplican por inmersión o por pulverización. Los fosfatos 
https://es.wikipedia.org/wiki/Pasivaci%C3%B3n
https://es.wikipedia.org/wiki/Aluminio
https://es.wikipedia.org/wiki/Cinc
https://es.wikipedia.org/wiki/Cadmio
https://es.wikipedia.org/wiki/Esta%C3%B1o
https://es.wikipedia.org/wiki/Corrosi%C3%B3n
https://es.wikipedia.org/wiki/Lubricaci%C3%B3n
 LECTURA 14, MÉTODOS DE ACABADO SUPERFICIAL Y RECUBRIMIENTOS 
 
17 
de zinc se utilizan para la resistencia a la corrosión (fosfato y aceite), con una capa base de 
lubricante y también se pueden aplicar por inmersión o pulverización. 
 
 
FIGURA 16.11 Ejemplo del fosfatado por inmersión de la carrocería de un automóvil. 
 
En el caso del anodizado, se trata también de un proceso electrolítico de pasivación a través del 
cual se incrementa el espesor de la capa natural de óxido que se generaría en la superficie de 
piezas metálicas, siendo por lo general en aluminio y sus aleaciones. En éste se genera una 
capa de alúmina  2 3Al O , mediante la cual se busca brindar una protección, especialmente 
contra la corrosión, pero también proporciona una mayor resistencia y durabilidad del aluminio. 
La protección dependerá en gran medida del espesor de esta capa que van desde las 5 µm 
hasta las 20 µm dependiendo del ambiente en que se vayan a utilizar. 
El nombre del proceso deriva del hecho que la pieza a tratar con este material hace 
de ánodo en el circuito eléctrico de este proceso electrolítico. 
La capa de anodizado además permite proteger contra la abrasión, prevenir el agrietamiento de 
componentes roscados y la corrosión, por mencionar algunos, permite también su tinte en una 
amplia variedad de colores. 
Aunque el anodizado se aplica más comúnmente para proteger las aleaciones de aluminio, 
también existen procesos para el titanio, el zinc, el magnesio, el niobio, el zirconio, el hafnio y el 
tantalio. 
https://es.wikipedia.org/wiki/Pasivaci%C3%B3n
https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81nodo
https://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_el%C3%A9ctrico
https://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3lisis
https://es.wikipedia.org/wiki/Abrasi%C3%B3n
https://es.wikipedia.org/wiki/Corrosi%C3%B3n
MANUFACTURA I 
 
 
18 
 
FIGURA 16.12 Algunas elementos en aluminio que han pasado por un anodizado. 
 
Referencias 
https://en.wikipedia.org/wiki/Electroless_nickel_plating 
https://en.wikipedia.org/wiki/Bluing_(steel) 
https://en.wikipedia.org/wiki/Coating 
https://www.thomasnet.com/articles/chemicals/ceramic-coating-metals 
https://en.wikipedia.org/wiki/Chromate_conversion_coating 
https://www.uv.es/uimcv/Castellano/ModuloMatCeramicos/Unidad%201.pdf 
https://en.wikipedia.org/wiki/Electroless_nickel_plating
https://en.wikipedia.org/wiki/Bluing_(steel)
https://en.wikipedia.org/wiki/Coating
https://www.thomasnet.com/articles/chemicals/ceramic-coating-metals
https://en.wikipedia.org/wiki/Chromate_conversion_coating
https://www.uv.es/uimcv/Castellano/ModuloMatCeramicos/Unidad%201.pdf