Recubrimientos anticorrosion

Las protecciones anticorrosivas son un método frecuente de prevenir la corrosión en las arandelas belleville. Este método, en general suele ser más económico que el uso de arandelas de acero inoxidable. No obstante su coste dependerá del tipo de recubrimiento y de la cantidad de piezas necesarias. Habitualmente esta solución suele ser menos efectiva que el uso de materiales inoxidables, aunque en muchos casos, se trata de una protección más que suficiente, por lo que su uso es muy habitual en la industria.

Debe tenerse en cuenta también que en las arandelas belleville se generan presiones muy altas en zonas muy estrechas de las piezas. Esto conlleva un riesgo, sobre todo en las aplicaciones dinámicas, ya que el recubrimiento de la pieza puede desgastarse o agrietarse con el tiempo en las zonas de máxima tensión. En el caso de recubrimientos con base de níquel, el riesgo es mayor, ya que en el caso de producirse estas grietas, la alta diferencia de potencial en la serie electroquímica, respecto al acero del muelles, puede provocar corrosión galvánica, acrecentando la degradación de la pieza.

En casos de corrosión motivada por ataques fuertes de agentes químicos, puede tener más sentido el uso de un material inoxidable resistente a ese tipo de corrosión (Inoxidable ó Aleación de Níquel según lo extremo del caso). Sobre todo en aquellos casos en los que el fallo del muelle provoque altos costes de desmontaje y montaje ó fallos catastróficos en el sistema.

Tipos de recubrimientos

En la siguiente tabla, podemos ver las características de los recubrimientos más comunes:

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Al igual que con los materiales inoxidables, no existe un recubrimiento que sea el más adecuado para todo, aunque si hay algunos recubrimientos que son los de uso más común. El Galvanizado y el Geomet son los más recomendables y prácticos. Además la relación coste / calidad de la solución suele ser muy adecuada. Geomet dura más, pero puede ser más caro, mientras que el galvanizado es un proceso muy común y de coste más adecuado, aunque si las cantidades son grandes los costes de ambos recubrimientos se equiparan. Por otro lado, el Níquel Plating ofrece muy buenas prestaciones en determinados entornos de corrosión, aunque presenta algunos inconvenientes en su aplicación sobre arandelas belleville, especialmente en aplicaciones dinámicas. Es por este motivo, que el galvanizado y el geomet, son los recubrimientos más habituales para los mueles de platillo.

En la siguiente tabla, podemos ver el resultado de estos recubrimientos en un ensayo de niebla salina, realizado conforme a DIN 50.021. Es importante hacer notar, que en este ensayo las piezas no están sometidas a tensión alguna, y simplemente la corrosión es debido a su exposición al medio indicado en el ensayo.

• Nota: Sobre Material Base 51CrV4

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El método más comúnmente utilizado para la protección de la corrosión en muelles de platillos fabricados en acero de baja aleación, es el denominado Zinc Phosphate cuyos poros son cerrados ó tapados con un aceite de protección anticorrosiva. Este método es muy útil para la conservación de las arandelas durante el transporte y el almacenaje. La cera y las grasas son otro tipo de protección que nos ofrece un resultado aceptable en exteriores, siempre que sea bajo techo. Sin embargo si queremos un recubrimiento para evitar la corrosión durante el uso de la pieza en entornos corrosivos, deberemos emplear otra protección:

Los recubrimientos en base de Zinc para piezas en acero son uno de los métodos más eficaces, por lo que es de los más usados desde hace años.

Pintura rica en zinc

Se utiliza para muelles grandes y/o para pequeñas cantidades, ya que es algo simple que puede hacer el mismo cliente. Un factor decisivo en su acción anticorrosiva es el agente de enlace utilizado así como el espesor del recubrimiento.

Galvanizado

Es el método más frecuentemente utilizado para proteger muelles de platillos, aplicado mediante el sistema denominado Ball Plating (Mechanical Plating). El primer paso de éste método es limpiar las piezas mediante inmersión (electrólisis) para luego aplicar una delgada capa de polvo de Cobre. Las piezas son luego removidas dentro de un recipiente con el polvo de Zinc y bolas de vidrios de diferentes tamaños. Después de un cierto periodo de tiempo, el tratamiento se interrumpe, confirmando que el 95-98% del Zinc agregado se ha depositado en las piezas. Las piezas son luego cromatizadas en una solución para éste fin. La efectividad del recubrimiento de cromado disminuye a temperaturas superiores a 60ºC. 
Este tipo de recubrimiento, presenta un riesgo si el proceso no se realiza por expertos. Existe el riesgo, de que se introduzca hidrógeno en las piezas, lo cual las fragilizaría. Si el proceso se realiza correctamente, la cantidad de hidrógeno introducida es mínima, por lo que evitamos el problema. Sin embargo, es algo a tener presente, sobre todo en aplicaciones dinámicas.

Dacromet 320

Es un método anticorrosivo desarrollado en USA y aplicado bajo licencia por varias firmas dedicada a la aplicación de terminaciones superficiales. Dacromet es una fina capa de recubrimiento con base de Zinc y Aluminio aplicada en la pieza a tratar a través de una solución cromatada. Después de un tratamiento a 300ºC (curado) resulta que se logra una capa firmemente adherida que contiene Cromo VI. Ofrece una buena protección anticorrosiva, como podemos ver en el ensayo de spray salino que aparece más abajo.
Este recubrimiento además tiene una resistencia térmica de 300ºC. Hay que considerar respecto a la resistencia térmica, que esta vendrá limitada por el acero del muelle, el cual solo soporta hasta 100ºC. Las temperaturas superiores a 100ºC solo serían admisibles en el caso que el muelle trabajara en estático y con poca exigencia (20%-30%). Por otro lado si usáramos un acero resistente al calor como el H13, si que podríamos trabajar a esta temperatura y obtendríamos un muelle resistente a corrosión y temperatura.

Con este tipo de recubrimiento no se presenta la problemática de fragilidad inducida por el hidrógeno como puede ocurrir en un galvanizado.

(Este método ya no se suele utilizar habitualmente y ha sido reemplazado por el siguiente en nuestra lista)

Geomet 321

Es un desarrollo adicional basado en el antiguo Dacromet, el cual se encuentra libre de Cromo trivalente y hexavalente y por lo tanto cumple con la más reciente legislación medioambiental. 
En las pruebas de niebla salina, obtenemos resultados similares al Dacromet, y al igual que él, nos ofrece una alta resistencia térmica y ausencia de hidrógeno. Es uno de los recubrimientos más eficaces.

Recubrimientos de Poliamida

La aplicación más común de este recubrimiento en arandelas belleville es para trabajos con exposición al medio ambiente. Debido a la baja dureza superficial de la poliamida y a variación de espesores que se produce en su aplicación, éste tipo de recubrimientos solo se recomienda para aplicaciones estáticas.
Para piezas con peso inferior a 90 gramos, se suele usar un método alternativo llamado Minicoat, en el cual las piezas se calientan en un horno continuo y luego se arrojan dentro de un baño de polvo plástico. El calor almacenado en las piezas hace que el polvo plástico se adhiera a la misma. El espesor del recubrimiento que se consigue con este sistema varía en función del calor almacenado en la pieza. Las piezas más grandes se suelen recubrir mediante la aplicación electrostática de spray en polvo.

Láminas ó Capa de Níquel, (Níquel Plating)

Este recubrimiento es adecuado tanto como protección anticorrosiva, como protección al desgaste. Así mismo se emplea también por razones estéticas. El proceso crea una aleación de Níquel-Fósforo como material de recubrimiento. El comportamiento de éste recubrimiento es influenciado por el porcentaje de fósforo. Con un contenido de entre el 10-13 % de fósforo, conseguimos la mejor resistencia a la corrosión y la mejor ductibilidad. Si disminuimos el porcentaje de fósforo conseguimos más resistencia a la abrasión pero menos resistencia a la corrosión.

En este tipo de recubrimiento, como ya apuntábamos más arriba, se debe poner especial énfasis en el procedimiento, para evitar que se cree hidrógeno dentro de las piezas. El hidrógeno afecta a las piezas, volviéndolas frágiles e incrementando en gran medida la posibilidad de que se fracturen.. Por esta razón no es un tratamiento adecuado para aplicaciones dinámicas con muelles DIN 2093, ni para aplicaciones estáticas pero muy exigidas (>30%). Sin embargo puede ser efectivo en aplicaciones estáticas con flange washer y arandelas de presión, en las que el riesgo de rotura es mucho menor.