Se describe en que consiste el tratamiento con nitruro de titanio en los utillajes de cerradoras y las ventajas que aporta

INTRODUCCIÓN

Las cerradoras de envases son maquinas cada vez mas complejas. Las velocidades de cierre son muy elevadas en industrias como las de llenado de refrescos y bebidas carbonatadas, exigiendo una alta calidad de funcionamiento. Entre las mejoras aportadas por sus constructores en los últimos años se incluye el uso de mandriles y rulinas – o carretillas – de cierre, tratados con nitruro de titanio

Tradicionalmente los utillajes de cierre se construían con aceros del tipo indeformables para utillaje, de alto contenido en cromo. Por ejemplo un F521, según la codificación más habitual en España. Con el empleo de recubrimiento de nitruro de titanio, el acero del que se parte puede ser el mismo, incluso su tratamiento termino. La diferencia está en aportar una fina capa superficial de protección con este material. El mismo le da el aspecto característico de color dorado que todos conocemos.

RECUBRIMIENTO

El titanio, de símbolo Ti, es un elemento metálico blanco plateado que se usa principalmente para preparar aleaciones ligeras y fuertes. Tiene alta resistencia a la corrosión y gran resistencia mecánica, pero es mucho más costoso que el acero, lo cual limita su uso industrial. El titanio arde con oxígeno a 610 °C formando dióxido de titanio, y con nitrógeno a 800 °C formando nitruro de titanio (TiN).

El recubrimiento de nitruro de titanio es un proceso en el cual el titanio se funde a alta temperatura, en la superficie exterior del utillaje del cierre, tanto si es un mandril ó carretilla. De hecho se pueden utilizar dos procesos para la aplicación del nitruro de titanio. Un proceso es la deposición física (PVD), el otro es la deposición de vapor químico (CVD).

La diferencia entre los dos sistemas es drástica. PVD se utiliza en bajas temperaturas, ejemplo a 480º C. Realmente es un recubrimiento cosmético, el cual tiene poco o casi nada de eficacia en la ejecución del utillaje. A través de un desarrollo de investigación progresivo, el sistema PVD fue pronto eliminado como un método serio de mejorar la realización del utillaje de las cerradoras. El sistema CVD se aplica a 1000º C, a esta temperatura es cuando verdaderamente se funde el titanio en la superficie del material que está siendo recubierto.

Entrando un poco más en detalle, el CVD o “chemical vapour deposition” es una tecnología de deposición química mediante vapor (CVD)  y permite la aplicación de recubrimientos sobre un material, partiendo de unos determinados gases precursores que reaccionan por medio de una activación térmica.

En el caso concreto que estamos comentando, se produce la deposición de una capa de TiN (nitruro de titanio) sobre el acero escogido. Para ello, el TiN está a unos 1000º C, en estado vapor y crea una capa que se asemeja a la capa de oxido que el oxigeno de la atmósfera generaría sobre una pieza de acero. La diferencia es que esta capa se adhiere simplemente por calor y contacto. Se mantiene una fuerte unión entre ambos, porque parte del acero se difunde hacia el TiN y el nitruro de titanio se difunde hacia acero, pero no reacciona una con la otra por tanto no se puede hablar de  una reacción química. En verdad es una pura adhesión física.

El sistema CVD tiene un probado historial de ejecución. Sin embargo en el proceso industrial de producción, debido a la alta temperatura que ello conlleva, hay un riesgo importante de distorsión de las piezas. No obstante, las firmas especializadas, han conseguido solventarlo satisfactoriamente por medio de un control muy riguroso del proceso.

El recubrimiento es de un grosor de 3 micras. Son varios los motivos por lo que el nitruro de titanio se introdujo:

1.- Aumenta la dureza superficial de los útiles.

2.- Mejora considerablemente el acabado superficial. Esto reduce el grado de daño del barniz exterior que se produce durante el proceso de cierre de las tapas de aluminio, hojalata y TSF.

3.- Sustancial mejora en la vida de los componentes, particularmente en las carretillas de cierre, donde la duración ha sido alargada 3 veces de promedio.

Esta última ventaja, es particularmente interesante en la construcción de carretillas de primera operación, que presentan habitualmente un desgaste acusado.

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