Nitruración por Plasma vs Nitrocarburación LÃquida - Revista Metal ...
Nitruración por Plasma vs Nitrocarburación LÃquida - Revista Metal ...
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PROCESOS<br />
Foto: Cortesía: Tratar S.A.<br />
Nitruración <strong>por</strong> <strong>Plasma</strong> <strong>vs</strong><br />
Nitrocarburación Líquida<br />
Camilo Marín Villar<br />
<strong>Metal</strong> Actual<br />
En busca de<br />
tratamientos<br />
superduros.<br />
El desarrollo de técnicas<br />
modernas para tratamientos<br />
superficiales como la<br />
nitruración <strong>por</strong> plasma o<br />
nitruración iónica, provee a<br />
la industria metalmecánica<br />
de opciones limpias y<br />
eficientes, con nuevos y<br />
mejores parámetros de<br />
control que permiten<br />
optimizar la calidad de los<br />
materiales y componentes sin<br />
afectar el medio ambiente.<br />
Actualmente, uno de los objetivos primordiales de varios<br />
grupos de investigación colombianos, tanto públicos<br />
como privados, es conseguir recubrimientos o tratamientos<br />
superficiales que logren mejorar la resistencia<br />
al desgaste y a la corrosión de los materiales metálicos,<br />
además, reducir el coeficiente de fricción, tanto para<br />
aceros de herramientas como de maquinaria.<br />
Los grupos de investigación han dejado de lado el estudio<br />
de los tratamientos térmicos y los recubrimientos<br />
tradicionales (galvanizado, anodizado, cromado y soldadura),<br />
más conocidos como técnicas clásicas, para incursionar<br />
en las nuevas tecnologías de recubrimientos, que<br />
han permitido en las últimas dos décadas el desarrollo<br />
de procesos avanzados y materiales súper duros.<br />
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PROCESOS 27<br />
Precisamente, una de las áreas de<br />
estudio es la nitruración <strong>por</strong> plasma,<br />
un proceso termoquímico para el endurecimiento<br />
superficial de los metales,<br />
y en especial del acero, con gran<br />
aplicación en la industria mundial.<br />
En Colombia, en la mayoría de la industria,<br />
se utiliza la nitrocarburación<br />
líquida en baño de sales que, aunque<br />
es un proceso eficiente y de bajo costo,<br />
presenta una serie de desventajas<br />
de calidad en la superficie del material<br />
que no son ideales y, además, al<br />
emplear residuos tóxicos como cianuros<br />
y cianatos para nitrurar, esta técnica<br />
afecta el medio ambiente. Por<br />
su parte, la nitruración <strong>por</strong> plasma o<br />
iónica, si bien es cierto, debido al costo<br />
de los equipos, necesita una alta<br />
inversión inicial, es un proceso que<br />
trae grandes ventajas en cuanto a la<br />
calidad obtenida de las piezas procesadas<br />
y, a mediano y largo plazo, permite<br />
lograr equilibrio financiero.<br />
¿Qué es la Nitruración<br />
Nitrurar es una técnica que se encuentra<br />
clasificada dentro de los procesos<br />
termoquímicos; es decir, aquellos que<br />
emplean altas temperaturas para<br />
causar una reacción en un elemento<br />
químico e introducirlo <strong>por</strong> difusión<br />
en la superficie de un metal o aleación.<br />
Todos los procesos de esta clase<br />
tienen el mismo objeto: mejorar las<br />
propiedades mecánicas de la superficie<br />
del material; la diferencia, entre<br />
uno y otro, radica en el elemento a<br />
introducir; <strong>por</strong> lo general nitrógeno<br />
y carbono, (N, C) así como en la temperatura<br />
y el tiempo del proceso, y<br />
la tecnología utilizada, con lo que se<br />
obtienen propiedades diferentes según<br />
cada método.<br />
Entre las técnicas de difusión termoquímica<br />
empleadas con más frecuencia<br />
<strong>por</strong> la industria metalmecánica se<br />
encuentran la cementación, carbonitruración,<br />
nitrocarburación, borización<br />
y, <strong>por</strong> supuesto, la nitruración.<br />
Esta última, se puede aplicar de tres<br />
formas diferentes: <strong>por</strong> medio de gas,<br />
nitruración líquida y finalmente <strong>por</strong><br />
plasma, en la que se utiliza un rango<br />
de temperaturas más bajo relativo<br />
a los demás procesos, ya sea de la<br />
propia nitruración o en general de<br />
difusión termoquímica.<br />
En las tres variantes, se realiza la penetración<br />
del nitrógeno a través de<br />
la superficie del material a tratar.<br />
En suma, este elemento se difunde<br />
entre los espacios de la red cristalina<br />
Grafico 1. Variaciones de los procesos de nitruración<br />
determinados <strong>por</strong> la tecnología utilizada en cada uno de ellos.<br />
Fuente: Facultad de Ingeniería Mecánica. Universidad de los Andes.<br />
Grafico: www.aimt-group.com<br />
del hierro (Fe) –difusión intersticial–<br />
de tal manera que se forman compuestos<br />
superficiales de N y Fe conocidos<br />
como nitruros, lo cual da lugar<br />
al endurecimiento del material.<br />
La nitruración se emplea para aumentar<br />
la dureza superficial de diferentes<br />
materiales metálicos y aleaciones,<br />
en especial de aquellos cuya<br />
composición es propicia para la formación<br />
de nitruros; los formadores<br />
de nitruros más fuertes son el aluminio,<br />
cromo, molibdeno, vanadio<br />
y tungsteno. Por ello, en general,<br />
todas las series de aceros con alto<br />
contenido de estos aleantes presentan<br />
una buena nitruración; los<br />
aceros rápidos, grado herramienta,<br />
refractarios y los inoxidables también<br />
reciben muy bien este proceso.<br />
En todas las categorías de aceros se<br />
pueden controlar las condiciones del<br />
tratamiento para conseguir atributos<br />
funcionales específicos según el<br />
requerimiento industrial.<br />
Asimismo, producto de sus resultados,<br />
esta técnica contribuye a elevar<br />
la resistencia a la fatiga, mejorar las<br />
propiedades antidesgaste y retrasar<br />
la corrosión del acero frente a algunos<br />
medios corrosivos, incluso ante el<br />
ataque de combustibles; además, la<br />
capa nitrurada tiene capacidad para<br />
com<strong>por</strong>tarse como una película lubricante<br />
y aumentar la resistencia a la<br />
temperatura hasta 500ºC. Los análisis<br />
de los Andes indican que la nitruración<br />
incrementa la vida útil de los<br />
aceros tipo herramienta de 100 a 200<br />
<strong>por</strong> ciento; evidentemente, si la capa<br />
nitrurada se desgasta, la herramienta<br />
debe ser tratada de nuevo.<br />
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28<br />
PROCESOS<br />
La nitruración presenta ventajas sobre<br />
los demás procesos de difusión<br />
termoquímica como, <strong>por</strong> ejemplo,<br />
la carburización o cementación (entre<br />
870 y 1.065ºC) o borización (entre<br />
760 y 1.095ºC), que requieren<br />
de temperaturas mucho más altas,<br />
lo que puede acarrear distorsiones<br />
dimensionales o microestructurales<br />
en las piezas; y en consecuencia,<br />
demandan procesos adicionales de<br />
rectificado para contrarrestar las<br />
deformaciones obtenidas en este<br />
proceso. Igualmente, esta técnica,<br />
además, de no alterar las tolerancias<br />
de los productos y no requerir<br />
tratamientos posteriores, consume<br />
menos energía que cualquier otro<br />
proceso, lo que reduce los costos<br />
finales de manufactura de los elementos<br />
tratados.<br />
La nitruración es útil para distintos<br />
componentes de varios sectores industriales:<br />
aparatos de uso doméstico;<br />
maquinaria para imprenta y sector<br />
textil; componentes electrónicos, para<br />
ingeniería eléctrica, energía y tecnología<br />
de reactores; fabricación de<br />
herramientas; industria aeronáutica,<br />
armamentística, hidráulica y neumática;<br />
ingeniería mecánica en general;<br />
metrología y técnicas de control; minería;<br />
tecnología ferroviaria, fijación<br />
y médica; autopartes y piezas para<br />
automotores; válvulas y accesorios.<br />
Proceso En Colombia<br />
A nivel industrial, el proceso <strong>por</strong><br />
plasma hasta el momento sólo ha<br />
sido desarrollado <strong>por</strong> la empresa antioqueña<br />
Tratar S.A., en representación<br />
del sector privado, quienes con<br />
el apoyo de Colciencias y consultores<br />
internacionales, implementaron un<br />
sistema de última generación para<br />
realizar procesos al vacío de nitruración<br />
y nitrocarburación iónica, el cual<br />
ya está al servicio de la industria.<br />
Por su parte, aunque diversas compañías<br />
ofrecen la nitrocarburación<br />
líquida en Colombia, no todas<br />
emplean métodos y tecnología<br />
Líquida en Baño de Sales<br />
En Colombia el proceso de nitruración más<br />
difundido es el líquido, este método es realmente<br />
una nitrocarburación –difusión de nitrógeno<br />
y carbono a lo largo y ancho de la<br />
superficie de un material– en la que se utiliza<br />
un baño de sales (cianuros o cianatos) y un<br />
rango de temperaturas de 510 a 580ºC, durante<br />
un tiempo de nitruración entre 15 min y<br />
4 horas. El proceso logra profundidades de<br />
penetración cercanas a 0.15 mm.<br />
Este proceso se basa en el principio de difusión<br />
de partículas a través de la aplicación de<br />
energía, en este caso térmica para la activación<br />
de los átomos de N y C; a medida que<br />
aumenta el tiempo de difusión, aumenta la<br />
capa difusiva.<br />
Básicamente, el proceso de nitrocarburación<br />
en sales consiste en los siguientes pasos:<br />
Precalentamiento de las piezas a una temperatura<br />
de 350ºC.<br />
Nitrocarburación en baño de sales a una<br />
temperatura entre 570ºC y 580ºC en un tiempo<br />
entre una y dos horas.<br />
Al sacar del baño se deben enfriar las piezas<br />
inmediatamente a 400ºC<br />
Se dejan enfriar a temperatura ambiente y<br />
limpiar con agua.<br />
Por supuesto, este proceso puede variar dependiendo<br />
de las variables de temperatura,<br />
tiempo, composición del material y concentraciones<br />
de las sales nitrurantes, <strong>por</strong> lo que<br />
se obtienen diversas propiedades en la capa<br />
de los materiales tratados.<br />
Debido a sus diversas aplicaciones, la ventaja<br />
de este proceso reside en la flexibilidad de<br />
los equipos y el bajo costo de instalación; algunas<br />
de sus aplicaciones son: camisas para<br />
pistones, engranajes, bielas, matrices de forja,<br />
husillos y componentes automotrices.<br />
adecuada; en ese sentido los desechos<br />
residuales originados <strong>por</strong> las<br />
sales afectan gravemente el medio<br />
ambiente.<br />
Actualmente, en el país se ofrecen<br />
dos procesos de nitrocarburación<br />
líquida; la nitruración líquida<br />
convencional, la cual es altamente<br />
contaminante, y el proceso Tenifer®,<br />
marca registrada de Böhler<br />
NITRURACIÓN<br />
Por <strong>Plasma</strong> o Iónica<br />
El plasma es considerado el cuarto estado de la materia,<br />
al aplicar suficiente cantidad de energía a un gas<br />
se produce el fenómeno de ionización que permite la<br />
aparición de partículas cargadas eléctricamente –iones<br />
y electrones–, cuándo las partículas presentan<br />
una fuerza electromagnética que define el sistema,<br />
se dice que el gas se ha transformado en plasma. La<br />
energía utilizada para hacer reaccionar el gas puede<br />
ser, en teoría, de cualquier tipo; ya sea, térmica,<br />
mecánica o eléctrica, esta última es la más empleada<br />
para la nitruración <strong>por</strong> plasma.<br />
Generalmente, en un ambiente sellado y al vacío<br />
(3 – 10mbar de presión absoluta), mantenido <strong>por</strong> un<br />
reactor plasma con escudos de acero inoxidable y una<br />
bomba de vacío, una fuente de corriente directa pulsada<br />
genera una serie de descargas eléctricas entre dos<br />
electrodos (cátodo y ánodo) y un gas (N2, H2, Ar).<br />
Las temperaturas varían desde 350 hasta 580ºC, con<br />
presiones desde 0.1 a 1kPa, los ciclos de nitruración<br />
oscilan entre ½ y 10 horas.<br />
Por medio de la energía introducida las partículas del<br />
gas se excitan y colisionan entre si, liberan energía,<br />
permiten el aumento de la temperatura y ocasionan<br />
que los átomos e iones se desplacen del gas hacia el<br />
material (cátodo) y lo impacten. Gracias el bombardeo<br />
iónico se desprenden átomos de algunos contaminantes<br />
de la superficie del material; el hierro del material<br />
reacciona con el nitrógeno y forma los nitruros de hierro<br />
(FeN), lo que causa la formación de una capa dura<br />
conocida como “capa blanca” <strong>por</strong> su coloración al ser<br />
observada al microscopio.<br />
El incremento de la temperatura de la pieza y el bombardeo<br />
iónico de nitrógeno permite la difusión de átomos<br />
de nitrógeno hacia el interior de la estructura del<br />
material, lo que forma los nitruros de aleantes de acero<br />
como, <strong>por</strong> ejemplo, nitruros de cromo que en últimas<br />
forman la capa de difusión, la cual tiene mayor dureza<br />
que el núcleo del material y lo protege, le brinda resistencia<br />
al desgaste y la corrosión; además, incrementa<br />
la dureza en profundidad y la resistencia a la fatiga.<br />
Uddeholm Colombia S.A., que se diferencia<br />
de la convencional <strong>por</strong> que<br />
usa sales neutras que no atacan de<br />
forma alta al medio ambiente; además,<br />
Böhler Uddeholm Colombia,<br />
cuenta con una planta de tratamiento<br />
de aguas sistematizada que le ha<br />
permitido obtener del Gobierno Nacional<br />
el permiso para vertimiento<br />
de aguas debido a los bajos contenidos<br />
de elementos contaminantes.<br />
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Dentro de los procesos de preparación de las piezas para<br />
llevar a cabo el proceso Tenifer®, es necesario pasar las<br />
piezas <strong>por</strong> químicos para retirar impurezas de la superficie<br />
del acero, con el fin de que estas no cambien el<br />
balance químico de las sales, sin que afecten la calidad<br />
superficial de la pieza. Antes de aplicar el método Tenifer®,<br />
los aceros tienen que pasar <strong>por</strong> proceso de temple<br />
previamente, el cual se realiza a temperaturas muy distintas<br />
del temple convencional con el fin de preparar la<br />
pieza y lograr obtener capas muy duras (las cuales oscilan<br />
entre 800 HV a 1500 HV).<br />
Para mejorar la resistencia a la corrosión de piezas,<br />
Böhler Uddeholm Colombia, realiza un proceso llamado<br />
Tenifer® + QPQ, el cual le confiere al acero este incremento<br />
a so<strong>por</strong>tar el ataque de algunos medios corrosivos,<br />
algo que no se obtiene <strong>por</strong> el método convencional<br />
de nitrocarburación en sales. Las profundidades de capa<br />
blanca, con este método, oscilan entre 10 – 30 µm, con<br />
un nivel de <strong>por</strong>osidad de capa blanca más baja que la<br />
que se obtiene <strong>por</strong> el método convencional de nitrocarburación<br />
en sales.<br />
La Investigación<br />
Una investigación realizada <strong>por</strong> el ingeniero mecánico,<br />
Juan Guillermo Schlief, de la Universidad de los Andes,<br />
muestra algunas de las ventajas y desventajas de la técnica<br />
<strong>por</strong> plasma y la nitrocarburación líquida. Para efectuar<br />
el estudio, Schlief realizó pruebas iniciales sobre un<br />
acero AISI 1010, con el fin de cuantificar las tendencias<br />
de un proceso de plasma sobre un material con la menor<br />
cantidad de aleantes posible.<br />
Para las pruebas finales se eligieron otros tres tipos de<br />
aceros, seleccionados, de acuerdo a la demanda en la<br />
industria metalmecánica nacional y <strong>por</strong> sus excelentes<br />
propiedades físico-químicas, ideales para recibir la técnica<br />
de plasma. Estos son: los aceros para herramientas<br />
AISI SAE H13 y DIN 1.2738 (aceros que tienen bajo contenido<br />
de azufre) utilizados para la producción de moldes<br />
de inyección y producción de componentes para procesos<br />
de corte o deformado plástico, también, el AISI SAE<br />
D2 que se caracteriza <strong>por</strong> su alto contenido de cromo y<br />
la aleación de molibdeno y vanadio en pequeñas pro<strong>por</strong>ciones,<br />
<strong>por</strong> lo que es un excelente formador de estos<br />
nitruros; el D2 se emplea para la inyección de plásticos,<br />
fabricar punzones, matrices de embutido o herramientas<br />
de corte en frío como cizallas, entre otras. El estudio<br />
realizó una comparación de estos materiales, sobre tres<br />
aspectos fundamentales: <strong>por</strong>osidad de la capa, perfil de<br />
durezas de la superficie y composición química superficial<br />
de la capa blanca.<br />
Al respecto, se pudo establecer que partir del proceso<br />
plasma se reducen los <strong>por</strong>centajes de <strong>por</strong>osidad frente<br />
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30<br />
PROCESOS<br />
inicial para la técnica plasma y nitrocarburación<br />
líquida.<br />
Foto: www.trans<strong>por</strong>tation.anl.gov<br />
a un proceso de nitrocarburación líquida<br />
para los cuatro tipos de aceros<br />
estudiados entre 2 y 4 <strong>por</strong> ciento; la<br />
<strong>por</strong>osidad se desplaza hacia fuera de<br />
la capa blanca, lo que evita posibles<br />
inclusiones de agentes corrosivos. De<br />
igual manera, los espesores de la capa<br />
blanca fueron mayores y más homogéneos<br />
para los procesos de plasma.<br />
La formación de la capa blanca es<br />
muy im<strong>por</strong>tante para la buena resistencia<br />
a la corrosión y una resistencia<br />
mecánica al desgaste pero perjudicial<br />
para otras aplicaciones. A diferencia<br />
del proceso con baño de sales, <strong>por</strong><br />
medio del proceso realizado <strong>por</strong> plasma<br />
se puede controlar la aparición o<br />
no de esta capa blanca para ajustar<br />
los resultados metalúrgicos a la aplicación<br />
específica.<br />
Si bien, en el ejercicio de los Andes,<br />
las durezas superficiales fueron mayores<br />
en la nitrocarburación liquida<br />
en sales, y el espesor de la capa de<br />
difusión presente en los aceros nitrurados<br />
<strong>por</strong> plasma presentó valores<br />
de dureza bajos, la mayor extensión<br />
de esta capa en la nitruración<br />
<strong>por</strong> plasma compensa la deficiencia<br />
y contribuye a mejorar las propiedades<br />
de los materiales para las aplicaciones<br />
de alto desgaste.<br />
La nitruración de difusión<br />
<strong>por</strong> plasma normalmente<br />
se produce al vacío a<br />
temperaturas de entre<br />
450 y 580 ºC con la ayuda<br />
de plasma generado <strong>por</strong><br />
una descarga luminiscente<br />
en la superficie de la pieza<br />
de trabajo.<br />
Por su parte, Andrés Bernal, Subgerente<br />
de Tratar S.A., explicó que en<br />
las pruebas realizadas para la implementación<br />
del proceso plasma en su<br />
compañía, quedó demostrado que la<br />
dureza superficial es uno de los parámetros<br />
que se pueden controlar con<br />
total exactitud, con lo cual se logran<br />
propiedades iguales o mayores que<br />
en otros tipos de nitruración, incluso<br />
que en el proceso de sales. De hecho,<br />
el minucioso control de los parámetros<br />
en el plasma es una de las grandes<br />
ventajas del proceso en si mismo.<br />
Consideraciones Económicas<br />
Una de las razones que motivaron el<br />
estudio, además de hallar mejoras a<br />
las propiedades de la capa nitrurada,<br />
fue encontrar consideraciones económicas<br />
que muestren las ventajas<br />
y desventajas de la nitruración <strong>por</strong><br />
plasma para Colombia. Al respecto,<br />
se evaluó el consumo de energía, el<br />
costo de los insumos y la inversión<br />
Tabla 1 / Consumo de energía y costo anual para plasma y<br />
nitrocarburación líquida en sales<br />
Duración<br />
(hr)<br />
Ciclos<br />
día<br />
Pot. Nom<br />
(Kw)<br />
Para calcular el ahorro de energía<br />
con plasma el estudio del, Ing.<br />
Schlief, describe un interesante<br />
ejemplo: se compara el consumo<br />
y costo de energía de una serie de<br />
fuentes de voltaje (DC) utilizadas comúnmente<br />
en nitruración <strong>por</strong> plasma<br />
respecto a los hornos eléctricos<br />
para el calentamiento de sales en el<br />
caso de nitruración liquida.<br />
Los resultados fueron muy satisfactorios;<br />
el plasma con muy baja potencia<br />
alcanza a procesar el mismo<br />
número de piezas <strong>por</strong> casi ¼ del precio<br />
de nitruración liquida; conviene<br />
aclarar que un proceso nitrocarburación<br />
liquida en sales de 2 horas a<br />
una temperatura nominal (350ºC)<br />
requiere de 3 horas previas de calentamiento<br />
de los cianuros, para realizar<br />
la oxidación de los mismos hasta<br />
obtener cianatos; en el caso del proceso<br />
Tenifer® esto no es necesario,<br />
ya que una vez se encuentre fundida<br />
la sal se puede usar el baño.<br />
En el caso de implementar ambos<br />
procesos para producir el mismo número<br />
de piezas, durante 24 horas, 5<br />
días a la semana durante un año, se<br />
obtiene un ahorro <strong>por</strong> consumo de<br />
energía de $39 millones en un equipo<br />
de plasma GSW 150, equivalente<br />
a un horno TS/40/30 de nitruración<br />
liquida en sales. Ver Tabla 1<br />
El estudio también analizó la incidencia<br />
que tienen los insumos en la<br />
nitruración líquida convencional y<br />
plasma; según los resultados, para el<br />
desarrollo de un ciclo de plasma de<br />
5 horas, los insumos tienen un costo<br />
E. Consumida<br />
(kw/h)<br />
Costo/Día<br />
($)<br />
Costo/Año<br />
($)<br />
<strong>Plasma</strong> GSW 150 7 3 10 210 54.600 17.089.800<br />
Tenifer TS/40/30 3 7 33 693 180180 56.396.340<br />
Ahorro 125.580 39.306.540<br />
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PROCESOS 31<br />
estimado de $6.859 <strong>por</strong> cada ciclo. Por su parte, el precio<br />
del cianuro de sodio líquido para la nitrocarburación con<br />
baño de sales, cuesta aproximadamente US$150 <strong>por</strong> tonelada;<br />
es decir, en precios del 2009 $332.400, lo cual a su<br />
vez equivale a 50 ciclos de nitruración <strong>por</strong> plasma. En el<br />
caso de industrias de tratamientos grandes, que utilizan<br />
un barril de cianuro para 1.7 ciclos (modelo de horno TS<br />
70/72), cada ciclo de cianuro costaría US$88, equivalentes<br />
a 30 ciclos <strong>por</strong> plasma.<br />
En un presupuesto básico de nitruración <strong>por</strong> plasma, según<br />
Schlief, para la construcción de un pequeño reactor<br />
de aproximadamente 30 cm de diámetro <strong>por</strong> 50 cm de<br />
alto y la compra de instrumentos de implementación,<br />
entre ellos una fuente de voltaje tipo GSW150, la inversión<br />
total es de alrededor de $72 millones. Por su parte,<br />
para la construcción de un horno de sales en la nitruración<br />
líquida, de tamaño igual al reactor, se requieren $7<br />
millones, adicional a esto se debe incluir la compra de<br />
electrodos, la fuente de voltaje y el sistema de control, lo<br />
cual sumaría otros $7 millones, para un total de $14 millones.<br />
Con todas las desventajas que tiene este tipo de<br />
proceso para la calidad de la capa nitrurada y los efectos<br />
nocivos al medio ambiente.<br />
Foto: www.ireap.umd.edu<br />
Foto: www.aimt-group.com<br />
Arriba sistema<br />
de nitruración/<br />
nitrocarburación<br />
de difusión<br />
<strong>por</strong> plasma;<br />
abajo, equipos<br />
nitrocarburación<br />
en baño de sales.
32<br />
PROCESOS<br />
La nitruración y nitrocarburación<br />
son tratamientos superficiales para<br />
distintos componentes de varios<br />
sectores industriales.<br />
Conviene aclarar que los precios<br />
aquí mencionados son estimaciones<br />
basadas en un ejercicio puntual que,<br />
aunque juicioso y responsable, deben<br />
entenderse simplemente como<br />
información de referencia y no sirven<br />
para la toma de decisiones industriales;<br />
cada compañía, según sus<br />
requerimientos y características de<br />
procesamiento, maneja presupuestos<br />
propios y diferentes.<br />
Por ejemplo, en el caso de una inversión<br />
inicial para un proceso Tenifer®,<br />
acorde a lo presentado <strong>por</strong><br />
Böhler Uddeholm Colombia, la inversión<br />
inicial si se compara con la<br />
nitrocarburación líquida convencional<br />
es mucho más alta, debido a que<br />
se deben usar equipos de medición<br />
muy precisos (medidores de flujos de<br />
aire, equipos para titulación química,<br />
reactivos, compresores con deshumidificadores,<br />
entre otros), hornos<br />
especiales y crisoles fabricados<br />
en titanio, una inversión aproximada<br />
de $130 millones, sin contar con<br />
el costo de las sales neutras las cuales<br />
tiene la gran ventaja de no degradarse<br />
en tan corto tiempo como<br />
ocurre con sales convencionales.<br />
Fotos: www.gadgetshog.com<br />
Así mismo, según informó la compañía<br />
Tratar S.A., para la construcción<br />
de los dos reactores plasma de alta<br />
capacidad se invirtieron un poco<br />
más de $600 millones. Ahora bien,<br />
lo cierto es que la inversión inicial en<br />
el desarrollo de la nitruración iónica<br />
es mucho mayor que para la nitruración<br />
con sales, sin embargo, gracias<br />
al bajo consumo de insumos (energía<br />
y gases), dicho método logra ahorros<br />
que a mediano plazo representan la<br />
recuperación de la inversión.<br />
Fundamentalmente, la nitruración<br />
<strong>por</strong> plasma es un proceso limpio con<br />
completo control de los parámetros<br />
técnicos, <strong>por</strong> lo que logra una calidad<br />
excepcional en las piezas nitruradas y<br />
se cumplen las normas medioambientales<br />
más estrictas; su limitación radica<br />
en el alto costo inicial. Por su parte,<br />
el método con sales <strong>por</strong> su velocidad<br />
de producción e inversión es más<br />
económico, sin embargo, la calidad<br />
de la capa es menor y es altamente<br />
contaminante.<br />
En este sentido, aunque la legislación<br />
colombiana, <strong>por</strong> ahora es<br />
flexible ante el tema ambiental y el<br />
problema del manejo inadecuado<br />
de desechos tóxicos como el cianuro,<br />
es inminente que, <strong>por</strong> ejemplo,<br />
con la firma de Tratados de Libre<br />
Comercio, la industria nacional de<br />
tratamientos térmicos debe ponerse<br />
a la par de las exigencias internacionales<br />
en este aspecto tal y como lo<br />
están haciendo Tratar S.A. y Böhler<br />
Uddeholm Colombia, lo que en últimas<br />
significa gastos adicionales para<br />
el proceso con sales como la implementación<br />
de un sistema de tratamiento<br />
de aguas.<br />
En la mejora en la calidad de los<br />
productos tratados y en la conservación<br />
del medio ambiente es donde<br />
la nitruración <strong>por</strong> plasma cobra su<br />
mayor im<strong>por</strong>tancia, ya que los desechos<br />
producidos <strong>por</strong> este método no<br />
son tóxicos ni contaminantes, <strong>por</strong> lo<br />
tanto la inversión a mediano y largo<br />
plazo se reduce y al final este método<br />
se convierte en una alternativa<br />
digna de evaluar <strong>por</strong> parte de los<br />
industriales colombianos.<br />
Fuentes<br />
• Andrés Bernal D. MsC. Materials Processing<br />
KTH, Estocolmo – Suécia y Subgerente de<br />
Tratar S.A. andresbernal@tratar.com.co<br />
• Carlos Augusto Robledo. Ingeniero <strong>Metal</strong>úrgico.<br />
Jefe de Tratamientos Térmicos, Böhler<br />
Uddeholm Colombia S.A. carlos.robledo@<br />
bohlercolombia.com<br />
• Jairo Arturo Escobar Gutiérrez. Dr. Ing. Profesor<br />
Asociado Facultad de Ingeniería Mecánica<br />
de la Universidad de los Andes. jaiescob@<br />
uniandes.edu.co<br />
• SCHLIEF CARVAJAL. Juan Guillermo. Ing. Mecánico.<br />
Estudio Experimental de la Nitruración<br />
<strong>por</strong> <strong>Plasma</strong> y comparación con el proceso<br />
industrial Tenifer en Colombia para Aceros<br />
de Herramienta. Departamento de Ingeniería<br />
Mecánica. Universidad de los Andes. 2009.<br />
Bogotá. DC. http://biblioteca.uniandes.edu.<br />
co/Tesis_22009_segundo_semestre/848.pdf<br />
• VIZCAÍNO CÉSPEDES Darío. Ing. Mecánico.<br />
Estudio de La Nitruración <strong>por</strong> <strong>Plasma</strong> y Diseño<br />
y Construcción y Montaje de Equipo para el<br />
Tratamiento de Aceros Herramienta.<br />
• www.tratar.com.co - www.trateriber.es -<br />
www.trames.com.mx - www.grupttc.com<br />
WWW.METALACTUAL.COM