45. Revestimiento por evaporación

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El plateado o revestimiento por evaporación es un sofisticado proceso metalúrgico que implica la deposición de capas delgadas de metal sobre diversos sustratos mediante el método de deposición física de vapor (PVD, por sus siglas en inglés). A diferencia de los métodos tradicionales de electroplateado, que utilizan reacciones químicas para depositar metales, el plateado por evaporación se basa en la vaporización controlada de una fuente de metal y la subsiguiente condensación sobre la superficie objetivo.

En este meticuloso proceso, un metal, a menudo en forma de una fuente sólida o alambre, se calienta a una alta temperatura en una cámara de vacío, lo que provoca su sublimación o vaporización. El vapor de metal resultante se permite luego condensar sobre el sustrato, creando un recubrimiento delgado y uniforme. El plateado por evaporación es conocido por su capacidad para producir recubrimientos con una pureza y adherencia excepcionales, lo que lo convierte en la opción preferida en industrias como la electrónica, la óptica y la aeroespacial.

Este método ofrece ventajas como el control preciso sobre el grosor del recubrimiento, la generación mínima de residuos y la capacidad para recubrir formas complejas y superficies delicadas. El plateado por evaporación se encuentra a la vanguardia de los avances tecnológicos, contribuyendo al desarrollo de materiales de alto rendimiento para una amplia gama de aplicaciones.

Este método implica la evaporación del metal en un grado de vacío tal que el camino libre medio de las moléculas sea mayor que el diámetro de la cámara evacuada. En la práctica, una pequeña tira del metal a evaporar se coloca en un calentador de tungsteno y se lleva a la temperatura de evaporación como se muestra en la siguiente tabla. Para la mayoría de los propósitos, la presión debe estar entre 10^–2 y 10^-4 mm de mercurio.

Cámara de evaporación

La cámara de evaporación suele ser una campana de vidrio grueso que descansa sobre una placa base de metal. Como medida de seguridad, la campana debe estar rodeada con una malla de alambre para proteger en caso de una implosión durante la evacuación.

La placa base de metal debe tener un gran agujero central a través del cual se evacua la campana, y debe haber provisiones para al menos dos electrodos aislados para llevar la corriente que calienta las fuentes de evaporación.

Una placa base comercial tiene cuatro entradas aisladas proporcionadas para la conexión de las fuentes de evaporación y una quinta entrada altamente aislada para la descarga de alto voltaje que se puede utilizar para la limpieza final de las superficies a ser plateadas. La descarga inducida por esta quinta entrada también se puede utilizar como indicación del grado de vacío.

Fuente de Evaporación

El tipo de fuente de evaporación utilizado depende del metal que se esté evaporando. Los metales más ampliamente utilizados para fuentes de evaporación son tungsteno, molibdeno o tantalio.

Bobinas Helicoidales de Tungsteno. Se ha encontrado que el tungsteno tiene una solubilidad limitada para el aluminio fundido, y debido a esto, el método más práctico para evaporar aluminio es mediante bobinas de tungsteno.

El aluminio, que se derrite antes de evaporarse, se mantiene en la bobina por la tensión superficial. Algunos metales como el magnesio subliman. El cromo, que sublima muy lentamente, debe prefundirse al alambre de tungsteno calentándolo a la temperatura de fusión en una atmósfera de hidrógeno o helio.

Estos gases aumentan la transferencia de calor entre el cromo y el tungsteno y también reducen la evaporación del cromo. El cromo también se puede electroplaquear en la bobina de tungsteno y luego evaporarse. Este método de electrochapeado de las bobinas también funciona bien con platino y berilio.

Los barcos de evaporación están hechos de molibdeno o tantalio, pueden ser estampados en frío. Los barcos de tungsteno deben ser estampados y cortados con el metal calentado a aproximadamente 400 °C. También se pueden emplear una tapa de evaporación con el elemento calefactor debajo de él.

Limpieza de la Superficie

La correcta limpieza y secado de las superficies que se van a platear por evaporación son más críticos que la limpieza de las superficies para el plateado químico. El procedimiento es el mismo que se describe para la limpieza de superficies para el plateado químico de la plata.

Gran parte de la dificultad en la preparación de las superficies para el plateado por evaporación surge en el secado de la superficie después de haber sido limpiada. Se obtienen resultados satisfactorios al secar la superficie con una toalla de algodón absorbente que ha sido bien hervida y empapada en benceno para eliminar cualquier posible grasa.

Las superficies también se pueden secar en un desecador después de la limpieza química. El último paso en la limpieza de una superficie es someterla a una descarga luminiscente en el sistema de vacío. También se puede limpiar pasando rápidamente una llama caliente sobre ella, los iones de la llama y la descarga luminiscente actúan para limpiar la superficie del vidrio.

Procedimiento de Evaporación

La evaporación de la mayoría de los materiales se puede llevar a cabo con un sistema de vacío que contiene una bomba de difusión de aceite, sin trampas. Cuando se utiliza una bomba de difusión de mercurio, se recomienda una trampa de aire líquido durante la evaporación de aluminio. Para otros metales, es suficiente una trampa de dióxido de carbono y alcohol.

En el mercado se pueden encontrar equipos para revestimiento por evaporación de diferentes metales, que se pueden emplear para diferentes metales.

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