Recubrimientos duros

RECUBRIMIENTOS DUROS
Fabio Vargas Galvis1, Guillermo Latorre C2.
1 - Universidad de Antioquia Grupo GIPIMME, 2 - ICP
Los recubrimientos duros son capas de alta dureza y generalmente de bajo espesor que
se depositan sobre sustratos con el fin de mejorar sus propiedades o el desempeño
superficial bajo condiciones tribológicas, no obstante, su uso como medio de protección
ante la corrosión, eldeterioro por alta temperatura y como medio de restauración
dimensional de piezas y componentes de equipos es cada vez más importante.
La condición de alta dureza que deben cumplir este tipo de recubrimientos hace que en su
gran mayoría sean producidos a partir de compuestos cerámicos tales como carburos,
nitruros, óxidos, cermets y algunos materiales metaestables como el diamante y elnitruro
de boro cúbico, por lo tanto su desempeño ante las condiciones a las que son expuestos,
depende de factores como: la estequimetría y el nivel de impurezas presentes en la capa,
así como del tipo de fases, su distribución en el recubrimiento y de la clase y cantidad de
imperfecciones estructurales que este posea.
La modificación de superficies mediante la generación de capas duras inicia en1930 con
la obtención de nitruros producidos por reacción química entre algunos de los elementos
constituyentes de aleaciones ferrosas y la atmósfera de nitrógeno gaseoso a alta
temperatura en la que eran tratadas, lo que proporcionaba una superficie de mayor
dureza que la del resto del material; no obstante la utilización de recubrimientos duros
como mecanismo para mejorar la resistenciasuperficial de los materiales se da a
mediados del siglo XX. La industrialización generada por la segunda guerra mundial
provocó el desarrollo de procesos de evaporación física en vacío y de la física del plasma,
las cuales condujeron a los tres procesos más utilizados hoy en día para la aplicación de
recubrimientos de alta dureza, como son: la proyección térmica de partículas calentadas
por unacorriente plásmica en 1955, los procesos de deposición física de vapor asistidos
por plasma (PAPVD) en 1970 y los procesos de deposición química de vapor asistidos por
plasma (PACVD) en 1974.
En los últimos años, los avances obtenidos en esta área han estado centrados en el
desarrollo de nuevos materiales y en la optimización de los procesos de aplicación, de tal
forma que se ha podidoobtener recubrimientos cada vez más duros y de mejor calidad en
cuanto a su composición química, microestructura y compatibilidad con el sustrato. El
grado de desarrollo que han alcanzado las técnicas utilizadas para la aplicación de
recubrimientos duros permiten depositar capas de TiN, BN, BN(c), CrN, Si3N4, TiC, WC,
B4C, SiC, TiCN, TiAlN, ZrO2 y Al2O3 entre otros, que por su resistencia aldesgaste, a la
corrosión, a alta temperatura y al paso de iones, son utilizados como recubrimiento
protector de piezas metálicas usadas en múltiples procesos industriales, adicionalmente,
algunos recubrimientos como la hidroxiapatita y el TiO2, por su biocompatibilidad tienen
aplicación en medicina, el SiO2, y el carbono con estructura tipo diamante (DLC), son
utilizados como recubrimientos delentes y filtros gracias a sus propiedades ópticas.

Todas estas aplicaciones han permitido que en Norte América el mercado de los
recubrimientos cerámicos de alto desempeño, dentro de los que se encuentran los
recubrimientos duros, fuese para el 2004 del orden de 1.1 billones de dólares, de los
cuales el 62.3% fue invertido en recubrimientos aplicados por proyección térmica, el
12.9% enrecubrimientos depositados por deposición física de vapor (PVD), el 17.4% en
recubrimientos depositados por deposición química de vapor (CVD) y el 7.4% restante por
otras técnicas asistidas por láser y de sol gel. (7)
El mayor uso de la proyección térmica para la aplicación de recubrimientos duros se debe
principalmente a la versatilidad de esta técnica y a la disponibilidad de un buen número de...