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GGB - Innovating Tribological Solutions

Recubrimientos de superficie

Tipos de recubrimientos de superficie

Por definición, un recubrimiento es una capa que se aplicada sobre la superficie de un objeto (denominado sustrato) y puede tener diferentes funciones, por ejemplo: decorativas, funcionales, o ambas [1].

Ejemplos de recubrimientos:

  • Pinturas arquitectónicas desarrolladas para proteger las paredes interiores y exteriores de edificios y casas.
  • Los recubrimientos industriales desarrollados para proteger los componentes mecánicos de la corrosión química y las condiciones ambientales.
  • Recubrimientos tribológicos concebidos para reducir la fricción y mejorar la resistencia al desgaste de las superficies en contacto con ellos.

Para aplicar recubrimientos de polímero sobre un sustrato se empieza por la pintura que envuelve la geometría de la pieza. A continuación, la pintura se seca y cura para formar el recubrimiento funcional final.

 

Tipos de recubrimientos de superficie

  • Recubrimientos metálicos

    Los recubrimientos metálicos se suelen componer de una capa protectora de sustrato metálico que es resistente a la corrosión y protege la superficie de las condiciones del entorno. Esto cambia las propiedades de la propia superficie metálica [2].
    Hay varias técnicas para aplicar recubrimientos metálicos a una superficie. Ejemplos de técnicas de aplicación/uso de recubrimientos metálicos:

    • La galvanización en caliente consiste en recubrir materiales ferrosos con una capa de zinc sumergiéndolos en zinc fundido a alta temperatura. Al finalizar el proceso hay carbonato de zinc (ZnCO3) en la superficie que, con su fuerza y estabilidad, protege las superficies de acero de la corrosión y el rayado.
    • Galvanizado: Recubrimiento de una superficie metálica con otro metal mediante electrolisis para mejorar la resistencia a la corrosión del sustrato del metal. 
    • Anodización: Procedimiento de estimular el aumento del grosor de la capa de óxido natural de los metales mediante un proceso electrolítico de pasivación. El término «anodización» proviene del uso de las piezas a tratar como «ánodos» en la célula del sistema electrolítico. 
  • Recubrimientos de Carbono como diamante (DLC)

    DLC o estructura de carbono como diamante son formas metaestables de carbón amorfo (en forma sp3) con gran resistencia mecánica y química, más o menos flexibilidad, y propiedades ópticas en función del carbono amorfo usado [3]. Los recubrimientos DLC han sido uno de los recubrimientos de carbono más habituales debido a su amplio espectro de aplicaciones. Se puede utilizar como recubrimiento protector en ventanas ópticas, discos de almacenamiento magnético, piezas de coches, etc.

    Estos recubrimientos se producen generalmente con procesos de deposición física del vapor, por ejemplo, pulverización, haz iónico, depósito por láser pulsado y sistemas por arco catódico en vacío. Por lo general, estas técnicas están basadas en tecnologías de deposición en las que los átomos de carbón se cargan con una cantidad constante y controlada de energía y se «bombardean» en el sustrato. La cantidad de energía por ion difiere en función de la tecnología de deposición. Por ello, las características de los recubrimientos DLC son distintas según las técnicas aplicadas.

    Recientemente, los recubrimientos DLC se han catalogado como recubrimiento tribológico gracias a su gran resistencia al desgaste abrasivo/adhesivo, lo que los convierte en excelentes materiales en condiciones de alta presión de contacto. Sin embargo, en los materiales con sustrato ferroso es importante garantizar que el recubrimiento no se expondrá a temperaturas altas o que el sustrato (o la superficie de contacto tribológica) se pueda carburizar, absorbiendo el carbono del recubrimiento y reduciendo su dureza.  

  • Recubrimientos cerámicos

    Los recubrimientos cerámicos pueden tener distinta composición y mantener sus características cerámicas. 
    Estos recubrimientos también se pueden crear con una deposición física o química de vapor, o incluso mediante técnicas de spray térmico como la proyección térmica por alta velocidad (HVOF) o proyección en frío.
    Ejemplos destacados de recubrimientos cerámicos son los recubrimientos de alúmina constituidos de Al3O2 y carburo de silicio (SiC), pero hay muchos más.

  • Recubrimientos híbridos de cerámica-polímero

    Los recubrimientos híbridos de cerámica-polímero se producen con sílice sintético o componentes basados en sílice en su estructura principal. Por lo general, estos recubrimientos se producen con técnicas sol-gel. 
    Los recubrimientos híbridos de cerámica-polímero se caracterizan por tener una gran resistencia al rayado y dureza, además de estabilidad química y térmica, porosidad controlable, inercia biológica y gran transparencia [4].
    Estos recubrimientos tienen diferentes aplicaciones gracias a su capacidad de adaptación. El propio proceso sol-gel es un recurso rentable para funcionalizar y mejorar las propiedades de las superficies.

  • Recubrimientos de polímero

    Los recubrimientos de polímero son películas de polímero (comúnmente denominados plásticos) aplicados como una capa en las superficies que aportan propiedades funcionales, decorativas o protectoras a la superficie recubierta. 

    Los materiales de polímero tienen múltiples aplicaciones gracias a sus características versátiles, eficacia de costes y capacidad de adaptación.
    Aunque la ciencia de síntesis de polímero permite un excelente control de las propiedades del material polimérico en bloque, para comprender las interacciones sobre la superficie y el polímero en forma de recubrimiento, hay gran cantidad de variaciones en estudio. La aplicación de estos materiales en forma de recubrimiento, sus interacciones con los sustratos y superficies de contacto (en aplicaciones tribológicas) depende de la ciencia de la superficie, y pueden ir desde la formulación del revestimiento de polímero «pinturas» hasta su fabricación y aplicación.

    Se pueden utilizar gran variedad de polímeros (o mezclas de polímeros) como base para la película fina de polímero, así como sustancias de relleno (orgánicas o inorgánicas) que pueden tener una función activa en el recubrimiento. Ejemplos de estas sustancias de relleno son los pigmentos (por lo general, inorgánicos) para estimular el color y la opacidad del recubrimiento, o el politetrafluoretileno (PTFE ) orgánico para reducir la fricción en la superficie del recubrimiento.
     

  • Definición de la pintura (en los recubrimientos de polímero)

    La pintura es un concepto general para la mezcla/suspensión de diferentes ingredientes como pigmentos, resinas/aglutinantes/materiales de base, transmisores/disolventes y aditivos en forma líquida o pasta.

    Hay dos tipos diferentes de pinturas:

    • Recubrimientos en polvo: compuestos al 100% de una mezcla de materiales activos en forma de polvo. 
    • Recubrimientos líquidos: compuestos de una mezcla de 4 tipos de componentes 
    1. Las sustancias de relleno aportan sus propiedades funcionales o estéticas (incluidos los pigmentos).
    2. Los aglutinantes "aglutinan" las sustancias de relleno y crean la película de pintura.
    3. Los disolventes/transmisores* son líquidos que suspenden los ingredientes y permiten aplicar la pintura en una superficie, y se liberan por completo durante el secado/curado del recubrimiento. Los disolventes pueden ser orgánicos o agua.
    4. Los aditivos tienen propiedades de pintura específicas y/o pueden mejorar la calidad de la película de pintura

    * - Hay un caso de aglutinantes que no necesita disolventes/transmisores y permanece líquido para integrar el resto de aditivos.

    En la categoría de pinturas líquidas, es importante recalcar que el aglutinante puede estar disponible en dos formas diferentes: 

    • Recubrimientos a base de solución: en los que el material aglutinante se disuelve para formar una resina líquida y entonces se integran el resto de componentes.
    • Recubrimientos a base de dispersión: en los que el material aglutinante no se puede disolver en ningún disolvente disponible industrialmente y se tienen que dispersar en el disolvente, y entonces se integran las sustancias de relleno.  También es obligatorio en este paso que el material aglutinante pueda formar y crear una película. Un ejemplo de ello es el material polímero termoplástico, como el poliéter-éter-cetona (PEEK).

    Las pinturas se pueden aplicar, por lo general, con una brocha, rodillo o pulverizador en la superficie de un objeto para formar una película seca fina.

[1] https://www.dictionary.com/browse/coating.  - cited 2022.
[2] https://www.corrosionpedia.com/definition/5682/metallic-coating.  - cited 2022.
[3] Robertson, J. (2002). "Diamond-like amorphous carbon". Materials Science and Engineering: R: Reports. 37 (4–6): 129–281. doi:10.1016/S0927-796X(02)00005-0.
[4] Handbook of Nanomaterials for Manufacturing Applications. A volume in Micro and Nano Technologies Book, 2020

GGB Recubrimientos de Polímero

Combinando nuestros conocimientos tribológicos, de ingeniería y de ciencia de los polímeros y nuestro legado de innovación en tecnologías de cojinetes lisos, creamos nuestra línea de recubrimientos de polímeros tribológicos estándar TriboShield® para una amplia gama de aplicaciones industriales. Nuestra gama de polímeros TriboShield®, que puede aplicarse a casi cualquier superficie para un potencial casi ilimitado, ofrece propiedades tribológicas mejoradas y está formulada para ayudar a superar estos retos y revolucionar el diseño y la fabricación de componentes.
Al ofrecer la ventaja de la libertad geométrica para las superficies de deslizamiento, con los recubrimientos TriboShield se puede recubrir prácticamente cualquier forma o superficie, lo que ayuda a mejorar el rendimiento mediante:

  • Reducción de la fricción
  • Aumento de la vida útil
  • Reducción del ruido del sistema
  • Mejora de la resistencia a la corrosión

Los recubrimientos de polímero pueden ser una solución eficaz y respetuosa con el medio ambiente para sustituir el cromo duro, el NMP y el PTFS.

 

La pirámide de Recubrimientos TriboShield

 

 

Cuando se trata de trabajar con sus soluciones de cojinetes y recubrimientos de polímero existentes y mejorar su rendimiento, nuestras soluciones de ingeniería TriboMate® están diseñadas específicamente para ser emparejadas, lo que conduce a un mayor rendimiento. Estas soluciones de recubrimiento de polímero consiguen una baja fricción y un menor desgaste y pueden mejorar el rendimiento de otros productos de GGB cuando se combinan con otro recubrimiento o con un material de cojinete de GGB y pueden ser una solución respetuosa con el medio ambiente.

Recubrimientos TriboMate para la baja fricción

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