El cromado duro ha sido la solución a la que recurren los fabricantes durante más de seis décadas para la industria aeroespacial. Sin embargo, los problemas de salud y medioambientales de este depósito de uso común son bien conocidos -y con la legislación europea que pone fin al reinado del cromado duro- los ingenieros y directores de obra deben considerar alternativas.

Danijela Milosevic-Popovich, nuestra Directora de Investigación y Desarrollo de SIFCO ASC, examina las posibles alternativas al cromado duro.

Para los fabricantes de la industria aeroespacial, las ventajas del cromado duro son evidentes. El cromado duro, un proceso crítico para la fabricación y el mantenimiento tanto en el sector militar como en el aeroespacial, proporciona superficies resistentes al desgaste y a la corrosión para los equipos esenciales, desde los vástagos de los pistones hidráulicos y los cubos de las hélices hasta los trenes de aterrizaje, los ejes de los trenes y los cañones.

Los peligros del cromo hexavalente

Sin embargo, a pesar de sus muchas ventajas, el cromado duro tiene un gran inconveniente: el uso de cromo hexavalente. El cromo hexavalente, uno de los famosos cuatro C -junto con el cadmio, el cianuro y los disolventes clorados-, es un conocido carcinógeno que provoca daños en órganos clave, como el corazón, los pulmones y los riñones.

La exposición al cromo hexavalente puede producirse en cualquier fase del proceso de revestimiento y exige una larga preparación y limpieza posterior. Este hecho, unido a la producción de residuos tóxicos durante el proceso de chapado, ha llevado a un importante replanteamiento de su uso.

La legislación está impulsando este programa, sobre todo en la UE (Unión Europea), donde el uso de cromo hexavalente en equipos electrónicos está prohibido por la Directiva de Restricción de Sustancias Peligrosas y el Reglamento de la Unión Europea sobre Registro, Evaluación, Autorización y Restricción de Sustancias Químicas.

Además, la directiva europea REACH se ha puesto en marcha con el objetivo de proteger la salud humana y el medio ambiente de las sustancias químicas peligrosas. A pesar de que sólo se aplica a las sustancias químicas que se fabrican o importan en la UE, la directiva tiene ramificaciones más amplias.

A medida que la industria aeroespacial comienza a cambiar en línea con las tendencias mundiales hacia productos más sostenibles, cada vez más fabricantes están estudiando cómo pueden utilizar una alternativa al cromado duro.

Desafiando el dominio del cromado duro

Para encontrar un sustituto del cromo duro, el problema radica en las ventajas que el cromado duro aporta al sector aeroespacial. Funciona a temperaturas extremadamente altas, tiene una excelente resistencia a la corrosión y al desgaste y, junto con niveles de dureza de 700-1.000 HV, ofrece un excelente acabado superficial en una amplia gama de aplicaciones. Con todos estos atributos, encontrar una solución alternativa que cubra todas las bases es un reto.

Además, el predominio del cromado duro lleva a mucha gente a ignorar sus limitaciones, entre ellas el hecho de que es un proceso relativamente lento, mientras que la naturaleza del revestimiento puede dar lugar a tensiones internas y residuales que pueden provocar una mala adhesión o la formación de microfisuras. Sin embargo, el cromado es una opción universal y se ha convertido en la opción por defecto para la industria aeroespacial. Pero esto no significa que no haya otras opciones disponibles.

Una amplia gama de nuevas tecnologías

Los fabricantes pueden elegir entre una amplia gama de tecnologías, ninguna de las cuales utiliza cromo hexavalente. Entre ellas se encuentran varias técnicas de pulverización, como la pulverización térmica, el PVD y el CVD; sin embargo, estos métodos requieren una alta temperatura, un alto vacío o un alto punto de fusión del sustrato. También hay una nueva raza de superaceros. Sin embargo, aunque cada una de ellas tiene ventajas, también tienen inconvenientes, entre ellos -en el caso de las nuevas aleaciones- el hecho de que son costosas y aún no están probadas en el tiempo.

Por ello, decidir cuál elegir puede ser un reto. Además, la industria aeroespacial suele ser cautelosa. Cualquier cambio, sobre todo de esta envergadura, se percibe con un alto nivel de riesgo. Con especial atención a los componentes fabricados para la industria aeroespacial, muchos están diseñados para funcionar durante varias décadas sin necesidad de mantenimiento, por lo que su longevidad en servicio debe estar garantizada. En el sector de la defensa, donde el cromado duro se utiliza en gran medida para proteger los equipos de misión crítica, lo que está en juego es aún mayor. Sencillamente, ninguna de estas alternativas ofrece el atractivo universal del cromado duro. Sin embargo, a medida que la industria se orienta hacia un futuro más ecológico, existe otra solución que ha demostrado ofrecer una serie de ventajas en múltiples aplicaciones: el níquel-tungsteno, que puede proporcionar una alternativa viable al revestimiento histórico elegido por la industria.

Los beneficios de los depósitos de níquel-tungsteno

El níquel-tungsteno tiene una serie de características comparables a las del cromo duro, como la resistencia a la corrosión, el desgaste y la dureza, incluso a altas temperaturas. Además, no es tóxico, por lo que es una alternativa realmente viable. Además, ya está especificado en varias normas industriales, como AMS2451C, MIL-STD-2197 A (SH) y MIL-STD-865D. Son estas características únicas las que han hecho que se utilice en una gran variedad de aplicaciones, desde que los fabricantes comenzaron a buscar un método más respetuoso con el medio ambiente para proteger los componentes de las exigentes condiciones de la industria.

Níquel-tungsteno en el revestimiento selectivo

La aplicación de níquel-tungsteno sigue el principio de la galvanoplastia selectiva, un proceso desarrollado por SIFCO ASC para la galvanoplastia de áreas localizadas sin el uso de un tanque de inmersión. Ofrece altos niveles de dureza (660-690 HV, según el chapado) junto con un excelente rendimiento frente al desgaste (índice de desgaste por deslizamiento diez veces menor que el del cromo duro). Además, la menor rugosidad de la superficie hace que se requiera menos repintado que con los depósitos de cromo duro.

Con la necesidad de implantar una solución probada, siguiendo un proceso de aplicación conocido, el níquel-tungsteno puede ser adoptado para conseguir resultados comparables -y a veces superiores- al cromado duro en muchas aplicaciones.

Encontrar soluciones de revestimiento selectivo para aplicaciones específicas

Hay muchas alternativas al cromado, pero ninguna es tan universal en su aplicación. Como resultado, la industria se está viendo obligada a pensar de forma diferente. En lugar de tratar de encontrar un sustituto directo y completo para todas las aplicaciones, quizá sea mejor encontrar soluciones que ofrezcan resultados para aplicaciones específicas. Por ejemplo, una pieza puede necesitar las propiedades de desgaste del cromado, pero no su dureza o resistencia a la corrosión. Del mismo modo, el cromado duro suele tener un coeficiente de fricción más elevado que el níquel-tungsteno, por lo que es menos adecuado para determinados componentes. Así que, en lugar de ser un caso de “uno para todos”, es el momento de pensar en “muchos para específicos”.
NiW en barra dentada con preplaca de Cu 4

El desarrollo de los compuestos de matriz metálica

Recientemente, se han desarrollado procesos y se han determinado factores de procesamiento para las alternativas de cromo en forma de compuestos de matriz metálica (MMC). Los revestimientos MMC se definen como materiales con al menos dos partes constitutivas. Se forman en dos fases: una matriz metálica dúctil depositada a partir de los iones disueltos en la solución, y una fase dispersa formada por las partículas codepositadas.

Los MMC, como el carburo de cobalto-cromo, el carburo de níquel-tungsteno y el carburo de níquel-cromo, pueden ofrecer características únicas y superiores a las soluciones de revestimiento metálico, como dureza, resistencia al desgaste y protección contra la oxidación a altas temperaturas. Cuando se elige la combinación adecuada de materiales, las propiedades pueden adaptarse más allá de las posibilidades que ofrecen los metales puros y las aleaciones.

Sin embargo, se necesita una alternativa al cromado duro que ofrezca un atractivo similar. La solución está en el chapado con níquel-tungsteno. Proporcionando una amplia gama de propiedades de depósito capaces de satisfacer una variedad de necesidades de aplicación, y con una excelente cohesión y adhesión al material base, es equivalente o superior al cromado duro en la mayoría de los aspectos – y superior en muchos. Sin embargo, quizá la mayor ventaja sea el hecho de que es seguro, está disponible y ha sido probado en aplicaciones aeroespaciales.