Dureza y color para herramientas de acero – Protección contra el desgaste gracias al recubrimiento por arco al vacío

Dureza y color para herramientas de acero – Protección contra el desgaste gracias al recubrimiento por arco al vacío

El recubrimiento de materiales duros aumenta la vida útil de las herramientas. El material resistente al desgaste se aplica en cámaras de vacío conectadas normalmente a bombas de vacío de BUSCH.
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Nitruros con coloraciones específicas

Hoy en día, las brocas normalmente no parecen de acero, ya que sus puntas brillan con colores exóticos. Sin embargo, esta diversidad visual tiene menos que ver con la estética que con la dureza. Las puntas de las brocas se recubren con una capa de material duro. Normalmente se trata de nitruros metálicos y cada material tiene un color especial: el nitruro de titanio brilla como el oro, el amarillo brillante del nitruro de circonio recuerda a la limonada, y el compuesto de aluminio-cromo tiene un elegante color azul.

También encontramos estos recubrimientos en otras herramientas y piezas de maquinaria sometidas a un fuerte desgaste. Además del color, cada material de recubrimiento tiene unas propiedades específicas en términos de dureza, resistencia a la temperatura, coeficiente de fricción y el posible espesor del recubrimiento, que normalmente se sitúa dentro del rango de micras. La elección del recubrimiento depende del tipo de aplicación. El nitruro de circonio amarillo brillante, por ejemplo, se utiliza para el mecanizado de aleaciones de aluminio.

Descarga de gas ionizado

Los recubrimientos duros normalmente se aplican por arco al vacío, un subtipo de deposición física de vapor (PVD, por sus siglas en inglés). El arco al vacío es un arco eléctrico, es decir, una descarga de gas altamente ionizado, que produce el material requerido evaporando el propio cátodo.

El cátodo está formado por el metal que sirve de base al recubrimiento y el ánodo es el sustrato, es decir, la herramienta que se va a recubrir. En una cámara de vacío, se «quema» el cátodo hasta formar un plasma ionizado que es atraído hacia el ánodo. Se suministra nitrógeno puro desde el exterior para nitrurizar el metal. El material resultante se deposita en capas finas y firmemente adheridas. El alto vacío garantiza que el proceso tenga lugar a temperaturas relativamente bajas de en torno a 400 grados centígrados y que el recubrimiento no se vea afectado por otras sustancias. El sistema de vacío óptimo para este proceso puede conformarse a partir de la amplia gama de productos de BUSCH.

En la ciencia de materiales, la dureza es la resistencia mecánica de un material a la penetración mecánica de otro objeto más duro. La dureza no es lo mismo que la resistencia. Esta se refiere a la resistencia de un material frente a la deformación y la separación.

Un método común para medir la dureza es crear una colisión con una determinada fuerza entre el objeto de prueba y una pirámide hecha de diamante, que es el material más duro conocido. Cuanto más duro es el material, más pequeña es la huella de la pirámide.

Este método de prueba recibe el nombre del contratista de defensa británico Vickers, donde se desarrolló. La unidad de medida es el número de dureza de Vickers (VHN, por sus siglas inglesas). El yeso tiene un VHN de 1,25. El intervalo de dureza del acero va de aproximadamente 500 a 1000 VHN. Al recubrir un objeto con nitruro metálico, puede alcanzarse un grado de dureza de hasta aproximadamente 4000 VHN. El valor VHN del diamente es 10 060.


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