Los polímeros con revestimiento de titanio podrían revolucionar las piezas compuestas
La fabricación moderna se beneficia de una amplia gama de piezas compuestas ligeras y rentables, como los polímeros con revestimiento metálico utilizados a menudo —pero con escasa adherencia— para la decoración, incluidos los accesorios de baño. Otro uso habitual es para la electrónica, como las cajas de armarios, ya que el revestimiento metálico ofrece conductividad, mientras que el polímero garantiza ligereza. Sin embargo, el problema del revestimiento metálico tradicional es que la mayoría de los metales no son biocompatibles, por lo que no son seguros para el contacto humano. Debido a su biocompatibilidad, el cromado de níquel se ha utilizado tradicionalmente como solución para algunas aplicaciones, pero su procesamiento requiere productos químicos peligrosos. Al desarrollar un tratamiento químico innovador para las superficies de polímeros, junto con un proceso especializado de revestimiento de ingeniería, Polymertal(se abrirá en una nueva ventana) ha permitido la producción de complejos componentes híbridos de metal y polímero. A través del proyecto TiPlate, financiado con fondos europeos, la empresa ha desarrollado el revestimiento de titanio utilizando únicamente sustancias químicas seguras que cumplen las normas REACH(se abrirá en una nueva ventana) y RUSP(se abrirá en una nueva ventana). «Creemos que TiPlate podría revolucionar la industria del revestimiento metálico donde la biocompatibilidad es crucial, por ejemplo para equipos médicos o piezas de automóviles que entran en contacto con el cuerpo humano», afirma Sabina Ifraimov, directora tecnológica y científica de TiPlate. Los trabajos para obtener la patente están muy avanzados y la comercialización está en marcha, por lo que se están estudiando aplicaciones en diversos sectores.
La deposición electroforética optimiza el proceso de revestimiento de titanio
El revestimiento metálico tradicional de titanio se consigue mediante la tecnología de evaporación al vacío o el revestimiento electrolítico a partir de sales fundidas. Ambos tienen limitaciones. La tecnología de evaporación crea una capa muy fina de revestimiento metálico (de hasta una micra) con algunas zonas de piezas complejas que corren el riesgo de quedar aisladas del proceso de revestimiento, lo que en última instancia compromete la uniformidad del revestimiento. Además, el tamaño de las estructuras que pueden recubrirse es limitado. Como las altas temperaturas (más de 800 °C) necesarias para el revestimiento electrolítico a partir de sales fundidas descompondrían los polímeros, el equipo probó la galvanoplastia basada en la disolución de sal de titanio en una solución electrolítica y la posterior aplicación de corriente eléctrica para convertirla en metal. Eso también resultó ineficaz. «Las soluciones tradicionales basadas en el agua dan lugar a problemas como la sobretensión del hidrógeno, con derroche de energía al convertir el hidrógeno del agua en gas, lo cual hace que el proceso sea muy ineficiente. Además, la formación de burbujas de hidrógeno agrava el problema y genera un revestimiento poroso», explica Ifraimov. El avance consistió en desarrollar un novedoso proceso de revestimiento basado en el recubrimiento electroforético(se abrirá en una nueva ventana) a partir de partículas de titanio dispersas, a temperatura ambiente. El equipo probó diferentes parámetros de revestimiento, incluidos ajustes en la composición de la dispersión y la configuración de la célula para optimizar el proceso. A continuación, se aplicaron múltiples técnicas de evaluación, entre ellas: mediciones electroquímicas, como la voltamperometría cíclica(se abrirá en una nueva ventana), junto con evaluaciones morfológicas mediante microscopía óptica(se abrirá en una nueva ventana), microscopía de barrido electrónico(se abrirá en una nueva ventana) y espectroscopia por dispersión de energía de rayos X(se abrirá en una nueva ventana).
Alteración del mercado de componentes de metal y polímero
El resultado es un proceso rentable que, según Ifraimov, podría abrir diversas oportunidades de mercado. «TiPlate ofrece múltiples ventajas: reduce la cantidad de titanio necesaria, lo cual mantiene los costes bajos y aumenta la eficiencia de la producción, mientras que los componentes ligeros producidos reducen los costes de transporte, sin dejar de ofrecer una gran solidez y resistencia al calor», añade Ifraimov. A medida que diversas industrias traten de beneficiarse de estas ventajas competitivas, Ifraimov cree que los resultados probablemente generarán nuevas oportunidades de empleo en fabricación, investigación y desarrollo, así como ventas, a la vez que apoyarán iniciativas más amplias de la Unión Europea en favor de materiales de nueva generación, como el proyecto GLACERCO. En la actualidad, el equipo de Polymertal se centra en el mercado europeo y trabaja en la creación de un centro de producción, tras asegurarse ventas anticipadas mediante la participación en ferias como Automechanika(se abrirá en una nueva ventana) y Formnext(se abrirá en una nueva ventana). «Actualmente, estamos estratégicamente posicionados en sectores clave de la automoción, los semiconductores y la medicina, con notables colaboraciones y asociaciones con líderes de la industria como Porsche, BMW, Continental, ASML y Johnson & Johnson», concluye Ifraimov.
