Tratamiento de superficie del titanio: Para qué sirve realmente cada acabado

La superficie con la que empiezas

El titanio sale del molino con una superficie que rara vez es la superficie que la pieza necesita, y la estructura de capas es importante conocerla porque determina qué tratamiento se aplica.

• Escama de laminación y óxido. El trabajo en caliente —forjado, laminado, extrusión— deja un óxido grueso y no uniforme. Es duro, abrasivo para las herramientas y debe eliminarse antes del mecanizado o antes del servicio.
• Caso Alfa. Debajo de la escama hay una capa dura y quebradiza enriquecida con oxígeno de varias decenas de micrómetros de profundidad. No se elimina con el mismo tratamiento que elimina la escama, y es la razón por la que una superficie trabajada en caliente se mecaniza o se deslamina en lugar de simplemente cepillarse con alambre.
• Contaminación por hierro. Mecanizado, granallado, conformado y manejo de hierro sin manchas sobre la superficie. Esto es invisible y se corroe mucho antes que el titanio.
• Marcas de mecanizado y tensión residual. El torneado y el fresado dejan una capa deformada que afecta el desempeño frente a la fatiga independientemente de cualquier química.

Encurtido

El pickling utiliza una mezcla de ácidos fuertes —clásicamente ácido nítrico y fluorhídrico— para disolver el óxido y la capa alfa. Es la manera estándar de acondicionar una superficie trabajada en caliente, y la forma de limpiar una soldadura antes y después de soldar cuando el óxido debe eliminarse.

• Elimina metal. El pickling no es una conversión superficial, es una disolución controlada. Se debe tener en cuenta la tolerancia dimensional, y la eliminación no es perfectamente uniforme en una pieza con condición superficial variable.
• Supone un riesgo de hidrógeno. El decapado con ácido genera hidrógeno en la superficie del titanio y parte de él se absorbe. Para secciones gruesas y aleaciones de resistencia moderada, esto generalmente se controla mediante la proporción de ácido y el tiempo de inmersión; para secciones delgadas y piezas de alta resistencia, debe controlarse deliberadamente.
• El flúor es el punto y el peligro. El ácido fluorhídrico es la especie que ataca fácilmente el titanio, lo que hace que el proceso de decapado funcione, y es por eso que el proceso está muy controlado y por qué la secuencia de enjuague importa.

Pasivación

La pasivación utiliza ácido nítrico sin flúor. Elimina la contaminación por hierro libre de la superficie y restaura una película pasiva limpia y uniforme, y debido a que no contiene flúor, no ataca al titanio en sí.

Esa distinción es la que más a menudo se pierde. Un dibujo que diga "pasivar" y un taller que haga pasivado producirán una pieza que es dimensionalmente diferente de la dibujada, sin importar cuán buena fuera la intención. Por el contrario, una pieza que solo necesita que se elimine la contaminación de hierro no necesita perder metal, y pasivarla es tanto más barato como dimensionalmente más seguro.

Anodizado

La anodización hace crecer el óxido en lugar de depositar un recubrimiento. En el titanio, la capa es delgada en comparación con la anodización del aluminio, y es porosa, lo que la hace útil de tres maneras diferentes: como base de adherencia antes de unir o pintar, como superficie de desgaste y como sistema de codificación por colores en la manipulación de componentes, donde un tinte específico identifica un grado específico o una pieza específica.

Dos consecuencias prácticas. Primero, el crecimiento significa cambio de dimensión, y en un ajuste de tolerancia estrecha ese cambio debe tenerse en cuenta en la etapa de dibujo. En segundo lugar, la capa anodizada es una capa de conversión, no una barrera. No es un sustituto de una holgura contra la corrosión, y no es un sustituto de un recubrimiento aplicado a otro sustrato, que es una familia diferente de procesos cubierta en la nota sobre revestimientos de titanio.

Granallado y acabados mecánicos

El chorreado se usa ampliamente y se malutiliza ampliamente. Qué abrasivo es aceptable depende completamente del sustrato: se usan cuentas de vidrio y grano limpio y dedicado, mientras que cualquier cosa que haya chorreado acero al carbono previamente transferirá hierro y es una fuente de contaminación. Lo mismo se aplica a los cepillos y a las muelas abrasivas. El chorreado también cambia el perfil de la superficie, lo que cambia el sellado de la junta y cambia el área de superficie disponible para la corrosión; una superficie rugosa no es automáticamente peor, pero es diferente.

Qué poner en el dibujo

Los cinco elementos que eliminan la ambigüedad son: el tratamiento por nombre y no por efecto, el estándar que lo gobierna, el área específica ser tratado (las superficies de contacto, las zonas de soldadura, las caras de sellado y los agujeros a menudo necesitan un tratamiento o protección diferente de ello), ya sea la eliminación de material es aceptable y cuánto, y el tratamiento posterior requerido — calidad de enjuague, tiempo de secado, embalaje. Para cualquier cosa que vaya a entrar en servicio con una función anticorrosión, añada el criterio de aceptación para la superficie, porque un acabado que pasa por apariencia aún puede fallar por contaminación.

Envíe el dibujo con la especificación de acabado y confirmaremos por escrito la secuencia de tratamiento y su consecuencia dimensional con el cotización.