¿Qué tratamientos de superficie son adecuados para titanio en contacto prolongado con agua de mar?
Desde la perspectiva de la ingeniería de la corrosión, aunque el titanio y sus aleaciones, como Ti-6Al-4V, poseen una excelente resistencia inherente al agua de mar gracias a una capa de óxido pasiva y estable, la exposición prolongada presenta desafíos únicos que a menudo requieren tratamientos superficiales especializados. Estos desafíos incluyen la posible corrosión por hendidura en uniones estrechas, la bioincrustación y la erosión. El tratamiento superficial adecuado no se selecciona para prevenir la corrosión general, sino para mejorar características específicas de rendimiento en servicio marino.
Tratamientos Superficiales Recomendados para la Exposición al Agua de Mar
1. Anodizado
El anodizado es un proceso electroquímico altamente eficaz que engrosa y estabiliza artificialmente la capa de óxido natural del titanio.
Beneficios para Uso Marino: Mejora significativamente la resistencia a la corrosión por hendidura y al desgaste, lo cual es crucial para piezas móviles como válvulas o sujetadores. La superficie dura y de tipo cerámico también proporciona una base superior para la adhesión de pinturas o recubrimientos, si se requiere.
Consideraciones: El proceso es muy adecuado para geometrías complejas producidas mediante mecanizado CNC y no altera significativamente las dimensiones de la pieza.
2. Recubrimientos Cerámicos Aplicados por Proyección Térmica
Aplicar recubrimientos como alúmina (Al₂O₃) o titania (TiO₂) mediante proyección por plasma crea una barrera gruesa e inerte.
Beneficios para Uso Marino: Estos recubrimientos ofrecen una resistencia excepcional a la erosión por agua con partículas de arena y pueden proporcionar aislamiento térmico. Son ideales para componentes grandes en la industria de petróleo y gas o en impulsores de bombas.
Consideraciones: Los recubrimientos pueden ser porosos y requerir sellado; además, añaden un espesor significativo y son menos adecuados para piezas con tolerancias muy estrechas.
3. Recubrimientos PVD (Deposición Física de Vapor)
Los recubrimientos PVD, como el nitruro de titanio (TiN) o el nitruro de cromo (CrN), depositan una capa delgada, ultradura y densa.
Beneficios para Uso Marino: Incrementan drásticamente la dureza superficial, proporcionando una resistencia sobresaliente al desgaste abrasivo y al gripado. El coeficiente de fricción muy bajo de algunos recubrimientos PVD también ayuda a reducir la adherencia de organismos marinos. Esto los hace ideales para componentes críticos de alto desgaste en generación de energía o equipos de desalinización.
Consideraciones: El PVD es un proceso de línea de visión, lo que puede dificultar el recubrimiento de características internas complejas. Es una opción de acabado premium utilizada frecuentemente en componentes mecanizados con precisión.
4. Oxidación por Microarco (MAO)
Como se mencionó anteriormente, el MAO genera una capa de óxido cerámico gruesa y resistente, integrada al sustrato.
Beneficios para Uso Marino: Ofrece una combinación única de dureza extrema, resistencia a la corrosión y estabilidad térmica. El recubrimiento es altamente adherente y proporciona una excelente protección contra la erosión por cavitación y la abrasión.
Consideraciones: El cambio dimensional y el acabado superficial rugoso deben contemplarse desde la fase de diseño.
Directrices de Ingeniería para la Selección
Para Protección General contra la Corrosión y la Corrosión por Hendidura: El anodizado suele ser la opción más rentable y fiable.
Para Resistencia a la Abrasión y Erosión: Priorice los recubrimientos PVD o la oxidación por microarco para superficies críticas de alto desgaste. La proyección térmica es una alternativa adecuada para áreas grandes.
Para Mitigar la Bioincrustación: Un acabado liso y duro, como una superficie pulida y anodizada o un recubrimiento PVD, puede reducir la adhesión de organismos marinos. Para una protección antifouling activa, estos tratamientos sirven como base estable para pinturas especializadas.
Sinergia entre Diseño y Fabricación: La elección del tratamiento debe integrarse con el proceso de fabricación. Por ejemplo, una pieza destinada al MAO debe mecanizarse con un subdimensionado preestablecido, mientras que una pieza para PVD debe diseñarse para minimizar los efectos de sombreado.
