Recobriment

Recobriment o revestiment (o per la seua designació en anglés: coating) és un objecte que es torna a cobrir de substrat. En molts casos són realisats per a millorar alguna(s) propietats o qualitats de la superfície del substrat, tals com a aspecte, adheriment, característiques de mullat, resistència a la corrosió, resistència al desgast, i resistència a les ralladuras entre moltes atres. En atres ocasions, particularment en processos d'impressió i fabricació de dispositius semiconductors (en els quals el substrat és un disc de material semiconductor), el recobriment és una part essencial per a la funcionalitat del producte terminat.

En atres paraules, es coneix com a revestiment l'acció de cobrir una superfície, com una paret, en la finalitat de protegir-la o, com en este cas, de decorar-la. En definitiva, és una capa o coberta que es coloca sobre una paret en fins decoratius, de protecció o uns atres. Els revestiment de parets es poden colocar tant en parets interiors com en espais exteriors, com per eixemple, fronteres d'edificis, terrats o jardins.

Els recobriment són aplicats per mig de procéss en forma de líquits, gasos o sòlits. Els recobriment poden ser medits i ensajats per a verificar les seues característiques i gruixa de la película utilisant targetes per a observació visual del color, opacitat o contrast (paleta o drawdown card).

Funcions

Els recobriment poden servir per a permetre que la superfície tractada complixca una série de funcions. Per eixemple:

• l'impressió de text o motius decoratius tals com en paper, teles o materials d'envoltura flexible.
• Permetre que la superfície adquirixca propietats autoadhesivas tals com les cintes, plaques d'identificació o material d'embalage.
• Conferir-li a la superfície propietats adhesives en fondre's, tals com en el cas de sagells de buit i sagells per mig d'aplicació de calor.
• Recobriment "desprendibles" tals com la cobertura d'una cinta adhesiva doble o adhesius de vinil
• Recobriment en baixa energia de superfície per a funcionar com a superfícies no adherentes
• Propietats òptiques tals com a tenyida, color, anti-reflexió, i holografías
• Fotosensitividad tals com en películes o papers de fotografia
• Propietats electròniques tals com pasivado o conducció com en el cas de circuits flexibles
• Propietats magnètiques tals com en mijos magnètics tals com a cintes de gravació de cassets i discs de memòria floppy
• Recobriment resistents a l'aigua o a prova d'aigua, per eixemple per a teles o paper
• Propietats odoríferas, com en cartons de raspar i olorar...

Llista de tècniques per a aplicació de recobriment

Esta llista conté un resum de les tècniques de recobriment utilisades en l'àmbit de la ciència de materials. Les tècniques es poden classificar de la següent forma:

Deposición química de vapor

Artícul principal → Deposición química de vapor.

• Deposición de vapor per mig de processos químics organometálicos
• Deposición de vapor assistida per eyección electroestática (ESAVD)

Deposición física de vapor

Artícul principal → Deposición física de vapor.

• Deposición per mig d'arc catódico
• Deposición física de vapor per mig de fes d'electrons (EBPVD)
• Ion plating
• Deposición assistida per fes de ions (IBAD)
• Pulverización assistida per magnetrón

Deposición per mig de làser

Principis bàsics de l'aporte de material per mig de làser

El científic Sebastián González va postular: El procediment consistix en la fusió per làser d'una pols metàlica sobre un substrat també metàlic, formant-se una cara en la que abdós estan mesclats. L'aporte de material pot portar-se a terme a la parell que l'aplicació del làser o com deposición prèvia. Si es predeposita el material abans de fondre, en aplicar el làser, el material fos més superficial s'esgolarà sobre el no fos fins a aplegar al substrat que es fon actuant com disipador tèrmic permetent un enduriment ràpit del recobriment.

Si s'aporta recobriment junt en el fes làser, una part de l'energia del fes fon les partícules en suspensió i una atra el substrat, per lo que la velocitat de refredat és de l'orde dels 104 K/s i la difusió de l'aporte en el substrat és inclús menor que si es predeposita. Açò crea gradient de temperatura entre el front de material fos i el centre que provoquen el moviment del decorregut i per tant l'homogeneïsació del recobriment.

Tipos de làser amprats i paràmetros del fes

Podem distinguir dos tipos principals de làser segons la geometria de la peça i la gruixa del recobriment:

• Làsers de CO2 per a grans superfícies de geometria regular i recobriment de varis milímetros de gruixa.
• Làsers Nd-YAG en conducció del fes per fibra òptica per a recobriment de precisió de menys de 1mm de gruixa sobre superfícies irregulars.

Basten 0.1 s per a que el revestiment alcance l'homogeneïtat i solidifique, formant una microestructura de gra fi i de característiques molt superiors a les formades en atres processos de recobriment.

Els paràmetros del fes que condicionen en el procés de recobriment són:

• Llongitut d'ona:

Deu adequar-se a la absortividad del material d'aporte de modo que el procés siga raonablement eficient.

• Potència:

L'energia mínima necessària per a fondre el recobriment sobre la superfície base és d'uns 100W/mm² lo que representa una potència mínima del fes de 2 kW. Una falta de potència provoca una fusió incompleta del material i un recobriment dèbil, un excés de potència dona lloc a una fusió excessiva del substrat base i la dissolució en este del material d'aporte. Un fes continu millora la taxa de cobertura del material.

• Conducció del fes:

Per a evitar possibles danys per salpicaduras s'utilisen espills en lloc de lents perque permeten conseguir una major separació del fes aumentant la llongitut focal. S'ampren espills oscilantes per a conseguir un fes de distribució d'intensitat uniforme ya que influïx en la gruixa del recobriment. Patró de calfament: La font d'energia més apropiada per a grans recobriment de gruixa uniforme és aquella en una distribució àmplia i regular de la calor. Són apreciables els efectes transitoris en l'inici i final del procés lo quer fa necessari un precalentamiento del material.

• Velocitat travessera:

La velocitat de recobriment és generalment major que per a tractaments tèrmics superficials ya que el material s'aporta en forma de pols. La velocitat travessera en inversamente proporcional a la gruixa del recobriment.

Propietats del material

La condició que han de complir el material d'aporte i la peça base per a poder aplicar esta tècnica és que siguen soldables. Per la ràpida solidificació del recobriment es forma entre est i la base una forta unió metàlica encara que en la mínima mescla (< 5%) del material d'aporte en el substrat base. Els materials de base més comunes són acers al carbono, aleados, de ferramenta i inoxidables. També són vàlides les aleacions d'alumini, magnesi, ferro i superaleaciones de base níquel. Els materials d'aporte més comuns són aleacions de cobalt, cromo, carbono, acer, silici i níquel. S'afigen també elements en un radi atòmic gran com el tungsteno i el molibdeno per a donar durea a l'estructura reticular. També es realisen recobriment en els que el material de base i el d'aporte pertanyen a distintes categories, encara que en estos casos les condicions de procés són molt crítiques per a conseguir un enllaç suficientment fort.

Paràmetros del processe

• Gas de protecció:

S'utilisa en cas que el substrat base o el material d'aporte siguen susceptibles d'oxidació. El gas més utilisat és el argón encara que també es pot amprar nitrogen. Un dels problemes més crítics en el procés són els descuits a l'hora de dissenyar la geometria de l'aporte de material i els sistemes de conducció dels gasos de protecció i transport de pols d'aporte.

• Superposició de cordoneres de recobriment:

És crític en cas de necessitar cobrir grans superfícies ya que optimisa la velocitat de procés.

• Precalentamiento:

Hi ha dos motius principals per a això: Evitar el agrietamiento del recobriment i incrementar la dissolució del recobriment en el substrat per motius de composició. El precalentamiento es porta a terme en forns i

permet utilisar com a substrat moltes més aleacions férrees que de no realisar-se. També es realisa un refredat controlat de la peça en cas de risc de agrietamiento. Tractament tèrmic posterior: Es fa necessari en depositar recobriment molt extensos i de gruixa considerable, en els que quedaran tensions residuals.

• Tractament mecànic posterior:

Els recobriment poden ser granallados despuix de la deposición per a induir esforços residuals de compressió i millorar la resistència a la fatiga. Despuix d'este tractament la peça complix pràcticament en les especificacions dimensionals i de rugosidad requerides.

• Control adaptatiu:

Es registren les senyals de la zona d'interacció làser-recobriment, de les que es poden obtindre senyes sobre els enllaços entre el recobriment i la peça, porosidad, durea del recobriment, gruixa i defectes en el substrat.

Comparació en atres tècniques de recobriment

Ventages del recobriment per làser:

• Baixa aportació d'energia i per tant baixa distorsió del component, reduint la necessitat de tractament posterior de la peça.

• Estricte control de la dissolució permet ajustar la composició del recobriment.

• Alta calitat de recobriment, poques imperfeccions i baixa porosidad.

• Alta velocitat de refredat, millor refinament de gra.

• Gran precisió, tant en la gruixa com la geometria del recobriment

• Procés susceptible d'automatisació.

• Gran flexibilitat, us en peces irregulars per direcció del fes per mig d'espills o fibra òptica.

Desventages del recobriment per làser:

• Cost dels equips làser front a les tècniques tradicionals de recobriment.

• Necessitat de personal altament qualificat, elecció adequada del materialde recobriment.

Deposición per làser pulsat (PLD)

Método de fabricació de películes primes de materials diversos. Consistix en l'aplicació de polsos curts d'alta energia sobre un material d'aporte, generalment ceràmic, tancat en una cambra d'alt buit. El material ceràmic es desprén i deposita sobre un substrat recobrint-ho com una fina película. El número de polsos es pot ajustar per a conseguir distintes gruixa de material. En un cas ideal els polsos del làser deurien tindre una llongitut d'ona curta, és dir, en l'espectre ultravioleta. Per lo tant per a estes aplicacions s'utilisa un làser excímero. Basten polsos de varis nanosegundos per a una solsida no tèrmica del material d'aporte sense canvis en la seua composició. És de gran interés especialment en la fabricació de superconductores a alta temperatura i materials magnètics.

• Pulverización catódica (sputtering)
• Evaporament en buit

Tècniques químiques i electroquímiques

• Anodizado
• Recobriment per conversió
  • Anodizado
  • Chromate conversion coating
  • Oxidació electrolítica per mig de plasma
  • Recobriment de fosfat
• Electroplateado
• Ion beam mixing
• Decapado i aceitado, un tipo de recobriment de plaques d'acer.
• Oxidació electrolítica per mig de plasma
• Plateado
  • Electroless plating
  • Electroplateado
• Sol-gel

Spray

• High velocity oxygen fuel (HVOF)
• Proyecció tèrmica per plasma
• Proyecció tèrmica

Recobriment òptics

Artícul principal → Recobriment òptic.

• Recobriment Antireflectante
• Recobriment d'espill

Uns atres

• Coating and printing processes
• Recobriment per immersió
• Epitaxia (fase vapor, fase líquida)
• Esmalt
• Fusion bonded epoxy coating (FBE coating)
• Pintura
  • Enamel paint
  • Silicate mineral paint
• Recobriment per polimeros, com per eixemple Teflón
• Powder coating
• Epitaxia per mig de fes de molècules
• Spin coating
• Agent de recobriment

Es poden classificar bàsicament en dos tipos: chapes de fusta i recobriment plàstics. Quan s'utilisen chapes de fusta es parla de taulers rechapados i quan s'utilisen els recobriment plàstics es parla de taulers recoberts.

Es poden classificar bàsicament en tres tipos: revestiment de formigó, chapes de fusta i recobriment plàstics. Quan s'utilisen chapes de fusta es parla de taulers rechapados i quan s'utilisen els recobriment plàstics es parla de taulers recoberts.

Els recobriment s'ampren principalment per al ennoblecimiento dels taulers de partícules i de fibres. Es deurien recobrir les dos cares del tauler en el mateix recobriment o en revestiment de comportament similar per a evitar que es produïxquen descompensaciones en el tauler que puguen provocar el seu alabeo.