Aplicaciones industriales

Aplicaciones
industriales de la
nanotecnología
Proyecto NANO-SME

11. Industria metal-mecánica y de
bienes de equipo
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Tratamientos superficiales de piezas metálicas sometidas a desgaste
Materiales antifricción
Materiales con alta dureza para herramientas de corte
Nanofiltración

Aplicaciones industriales de la nanotecnología

Tratamientos de superficies de piezasmetálicas sometidas a
desgaste
Las piezas metálicas sometidas a fricción, como herramientas de corte, fresado, conformado, rodamientos o engranajes, entre otras, sufren continuos
procesos de desgaste y corrosión que limitan su vida útil. El empleo de tratamientos para proteger las superficies expuestas a desgaste constituye una
alternativa apropiada para mejorar el rendimiento y aumentar la duraciónde estas piezas. Entre los tratamientos de superficies que se pueden utilizar
figuran el bombardeo con haces de iones y la preparación de recubrimientos
mediante láminas delgadas o multicapas.
En el caso de los tratamientos por haces de iones, la pieza a tratar es introducida en una cámara de alto vacío donde es bombardeada con iones. La
energía, el flujo y el tipo de ion se seleccionanadecuadamente para modificar la composición, estructura y morfología de las capas más superficiales
de la pieza. De este modo, se puede aumentar la dureza de la superficie y
mejorar la resistencia al desgaste y, en algunos casos, a la corrosión. Entre
las ventajas de este tipo de técnica figura el hecho de que el tratamiento de
la pieza se lleva a cabo sin que la misma sufra calentamientos importantes,normalmente inferiores a 150 ºC, e incluso es posible efectuarlo a temperatura ambiente controlando las dosis de implantación.
El empleo de recubrimientos consiste en depositar sobre la superficie a proteger una fina capa de material de elevada dureza y/o bajo coeficiente de
fricción que aumente la resistencia al desgaste de la pieza. Al reducir el coeficiente de fricción, las temperaturas de trabajose reducen y con ello se
limitan los procesos de oxidación y corrosión, especialmente en procesos de
mecanizado de alta velocidad. Los materiales típicamente empleados son
carburos y nitruros de metales de transición, como TiN, TiCN, CrN, ZrN, y sus
aleaciones con aluminio, AlTiN, AlCrN, y se pueden combinar en multicapas
cuya periodicidad sea del orden de decenas de nanómetros y con grosorestotales del orden de las micras. Además, los recubrimientos pueden mejorar
sus propiedades mecánicas si se preparan mezclas de fases de cristales de
tamaño nanométrico, por ejemplo TiN+a-SiN. También es posible preparar
capas funcionarizadas, cuya composición varía gradualmente en profundidad (capas gradiente), de manera que se pueda optimizar tanto el comportamiento mecánico de la superficie,por ejemplo con una lámina de TiN, como
la adherencia del recubrimiento a la pieza metálica, por ejemplo con una
capa de WC, utilizando una lámina intermedia de transición de TiC.
Entre las aplicaciones típicas, figuran los tratamientos de superficies de
cuchillas de corte y mecanizado, engranajes y rodamientos, matrices para
conformado de chapa, o moldes de inyección de plástico. Otrasaplicaciones
consisten en la funcionalización superficial de prótesis de cadera y rodilla
para mejorar su resistencia al desgaste, la preparación de recubrimientos
de baja fricción sobre la superficie de discos duros magnéticos para reducir
la altura de vuelo de la cabeza lectora y aumentar la densidad de almacenamiento de información, el crecimiento de capas decorativas, antirreflectantes, de barreratérmica, etc.

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Referencias
Asociación para la Industria de Navarra (AIN): www.ain.es
Oerlikon Balzers Coatings: www.oerlikon.com/coatingservices/es/

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Materiales antifricción

Los materiales necesarios para los sistemas de contactos antifricción
dependen en gran medida, por un lado, de la tendencia y la velocidad
en el...