Gogortzeko estali
PVD estaldura gogorrei esker, autoak geroz eta arinagoak dira, helikopteroak seguruagoak, eta erremintek gehiago irauten dute. Izan ere, estaldura horiekin lortzen den gainazala oso gogorra izaten da, eta, horrez gain, beste ezaugarri berezi batzuk ere baditu: marruskadura txikia du, eta tenperatura altuak jasaten ditu, besteak beste.
Automobil-industrian, esate baterako, estalduradun motorrak lasterketa-autoetan hasi ziren erabiltzen lehenengo, eta, denborarekin, gainerako autoetara ere iritsi dira.
Besteak beste, injekzio-motorren errendimendua handitzea lortu zen. Motorraren hormek presio handia jasan behar dute, eta sendoak izan behar dute, ezinbestean. Baina ezin dute astunegiak izan, autoa motelago joango bailitzateke eta erregai gehiago kontsumituko bailuke. PVD estaldurei esker, ohiko materialak bakarrik erabilita baino motor sendoagoak lortu dira, eta gehiago irauten dute, gainera.
Estaldura hauek hain gogorrak izanik, Vickers metodoa erabiltzen da gogortasuna neurtzeko. Diamantezko piramide bat erabiltzen da; gogortasun ezezaguneko materiala piramide horren presiopean jartzen da denbora-tarte jakin batean, eta materialean sortutako markaren azalera neurtzen da. Metodo horrekin neurtuta, titanioak, esate baterako, 970 Vickers-eko gogortasuna du; eta titanio nitrurozko estaldura batek, berriz, 2.300 Vickers-ekoa. Beraz, zinka edo nikela titanio nitruroz estalita titanioarena berarena baino askoz ere gainazal gogorragoa lortzen da, eta merkeago gainera.
Titanio nitruroa, estaldura aparta
Titanio nitrurozkoa da PVD bidez lortu zen lehenengo estaldura, eta erabiliena ere bada. Urre-kolorekoa denez, erraz bereizten da gainerako estalduretatik. Baina ez da estaldurarik gogorrena, ezta gutxiago ere. Izan ere, ikerketari esker, estaldura-belaunaldi berriak sortu dira, eta prozesuan aluminioa edo karbono-iturri bat gehituta, esate baterako, hiru mila Vickers-etik gorako gogortasunak lortzen dira.
Baina, esan bezala, gogortasuna ez da PVD estalduren ezaugarri berezi bakarra. Zenbait estaldurari lubrifikatzaile solido esaten zaie, marruskadura-koefiziente oso txikiko gainazala daukatelako. Helikoptero batek olio-isuria badu, esaterako, hegalek ezin dute biraka jarraitu, olioa behar-beharrezko baitute higidura lubrifikatzeko; baina lubrifikatzaile solidoz estalitako osagaiei esker, hegalak ez dira bat-batean gelditzen, eta gidariak lurreratzeko astia du.
Helikopteroen hegaletan ez ezik, gainerako ibilgailuetan eta makina-erremintan ere asko dira ahalik eta marruskadura txikiena behar duten pieza mugikorrak. Marruskadurak piezak berotzea eta funtzionamendua moteltzea ekartzen du, besteak beste; eta, horregatik, prozesu batzuetan lubrifikatzeko koipe asko erabili behar izaten da. Marruskadura txikiko estaldurak erabiltzeak lubrifikatzaile-likido gutxiago erabiltzeko aukera ematen du; eta, hala, prozesua garbiago egiten da, eta dirua aurrezten da, gainera.
Gaur egun, PVD estalduren bultzatzaile nagusia automobil-industria da, baina izatez makina-erremintaren industriako beharrak asetzeko sortu ziren. Makina geroz eta azkarragoak egiten hasi zirenean, pieza asko lehenago hondatzen ziren, eta berriak sarri jarri behar izaten ziren, edo zorroztu egin behar izaten ziren kamustuta zeudelako. Barautsak, fresak eta gainerakoak nolabait gogortu beharra zegoen gehiago iraun zezaten, baina produktua garestitu gabe, noski.
Teknikan dago gakoa
Dirudienez, piezak estalduren bidez gogortzeko ideia aspaldi sortu zen, 1945ean edo. Baina, garai hartan, estaldura gogorrak egiteko teknika garatu gabe zegoen, eta 70eko hamarkada arte ez zen titanio nitrurozko estaldurarik egin.
Izan ere, PVD teknika berezia da. Funtsean, lurrun bidezko jalkitze fisikoa (Physical Vapour Deposition) da teknika horren gakoa, eta tenperatura altuan eta hutsean egiten da; hau da, ganberako airea atera egiten da estaldura egin aurretik, eta, hala, ezpurutasun eran jalki zitezkeen substantziak saihesten dira. Teknika horri esker, estaldura trinkoa eta homogeneoa lortzen da.
Ganberan lortzen den hutsa ez da absolutua, noski; estaldura 0,01 mBar-etan egiten da gutxi gorabehera, hau da, presio atmosferikoa baino hamar mila aldiz presio txikiagoan. Horretarako, huts-ponpak erabiltzen dira, eta ganberak ezin du inongo zirrikiturik izan, noski.
Titanio nitrurozko estaldura egiteko, esaterako, titanioa egoera solidoan sartzen da ganberan, eta elektroiekin edo argon ionizatuarekin bonbardatzen da, metodoaren arabera; hala, titanio-atomoak askatzen dira. Aldi berean, nitrogeno gasa sartzen da, eta aurrez estaldurarako prestatutako piezen gainean jalkitzen da titanio nitruroa.
Oro har, estalduraren osagai metalikoak (titanioa, kromoa, aluminioa...) solido-egoeran sartzen dira, eta gainerako osagaiak gas eran (nitrogenoa titanio nitrurozko edo kromo nitrurozko estaldura sortzeko, nitrogenoa eta metanoa titanio karbonitrurorako, eta abar). Hala, mota bat baino gehiagoko estaldurak lortzen dira, erabileraren arabera ezaugarri egokiena daukana aukeratu ahal izateko.
Esanda geratu da: PVD teknika estaldura gogorrak eta marruskadura txikikoak egiteko jaio zen. Baina beste estaldura batzuetarako ere erabiltzen da, hain ezaguna zaigun kromaturako, esaterako. Izan ere, PVDa estaliko den materialari egokituz gero, ia edozein material estal daiteke. Batek daki, agian jantzita ditudan betaurrekoek ez marratzeko eta ez islatzeko duten tratamendua ere PVD bidez egina da.
Estaldurekin jolasean
Dekorazioko estalduretan kromatua da errege, baina PVD bidez egin ziren lehenengoak titanio nitrurozkoak eta zirkonio nitrurozkoak izan ziren. Gogorrak izateaz gain, estetikoki oso erakargarriak dira urre-kolorekoak direlako. Horregatik, gaur egun ere asko erabiltzen dira urrearen ordezko merkeago gisan.
Sukaldeko edo bainugelako iturriak urrezkoak direla emateko, halako estaldura bat egin besterik ez dago. Estetikoki emaitza bera lortzen da, eta, gainera, zaila da iturria marratzea edo herdoiltzea, oso material egonkorra baita. Eta, metal bat baino gehiago konbinatzera jolastuz, kolore bereziagoak lor daitezke.
Kolore bereziak aipatuz gero, ezin oxido metalikoak izendatu gabe laga. Izan ere, nanometro batzuetako geruza gardenak dira, eta tonalitate eta kolore askotako distira ematen diote estalitako elementuari.
Hain egonkorrak izanik, oso egokiak dira biomaterialak estaltzeko; hala nola, tresna kirurgikoak, protesiak edo hortzetako inplanteak. Hala, material biobateragarri merkeagoak ere lor daitezke.
Eta, hori gutxi balitz, PVD teknika egokituz gero, eroaleak ez diren materialak ere estal daitezke, hala nola, plastikoa, beira edo kristala. Estetikari begira egiten dira estaldura horiek, baina, horretaz gain, erradiazio infragorritik eta ultramoretik babesteko filtro gardenak ere egiten dira. Halako filtroak bereziki interesgarriak dira espazio-estazioetako leihatiletarako edo suhiltzaileen kaskoetako bisorea estaltzeko.
Zu idazle
Zientzia aldizkaria
