Recomendaciones para la preparación metalográfica de piezas de aluminio

La metalografía es una técnica que estudia las características microestructurales de los materiales metálicos y su relación con las propiedades físicas, mecánicas y los procesos de transformación.

Existe una gran cantidad de herramientas y técnicas complementarias al análisis metalográfico que permiten realizar estudios de manera más rápida y precisa, permitiendo incluso automatizar algunas partes del proceso como el pulido o el análisis mediante equipo y software especializados. Sin embargo, independientemente del equipo disponible, un buen análisis metalográfico consiste en una serie de pasos básicos que van desde la correcta selección de la pieza, corte, montaje, desbaste mecánico, pulido y el ataque químico, finalizando con el análisis de las características microestructurales del material bajo estudio.

En esta entrada de nuestro blog te daremos algunas recomendaciones para el proceso de preparación:

• El corte se realiza preferentemente con una cortadora de metales que cuente con un sistema de lubricación y enfriamiento de la pieza con un refrigerante industrial no flamable

Tip: Una solución a base de jabón puede servir si se realiza el corte a mano.

Se debe evitar el sobrecalentamiento, así como la deformación excesiva de la pieza para evitar cambios en la micro/macroestructura del material.

• Si la pieza es de tamaño suficiente para permitir un buen agarre en pasos posteriores no será necesario su montaje; sin embargo, en algunas ocasiones es conveniente su encapsulamiento en baquelita por medio de una montadora, o en alguna resina.

• El desbaste se hace con papeles abrasivos número 180, 240, 320, 400, 600, 800 y hasta 1000 o 1200 sucesivamente. Este debe ser en una sola dirección formando líneas rectas y girando 90° al cambiar de papel una vez que hayan desaparecido todas las líneas del paso anterior. Debe mantenerse un solo plano en el pulido de la pieza para evitar la formación de planos que deformen la pieza (planos de diamante).

• El pulido grueso de la superficie de la pieza se hace inicialmente sobre un paño grueso con la adición de un abrasivo en la cantidad adecuada. Para una preparación básica se recomienda una velocidad de paño intermedia y Al2O3 de 1 µm como abrasivo.

• El pulido final se realiza con paño fino a velocidad baja y con Al2O3 de 0.5 µm como abrasivo.

Durante el proceso de pulido se pude utilizar una solución de tartrato de sodio como lubricante en lugar de agua, lo cual evita la oxidación de la pieza y mejora el brillo final.

Tip: Si no tienes estos materiales a la mano puedes agregar unas gotas de limpiador multiusos mientras realizas el pulido y unas gotas de suavizante de telas al final para revelar el brillo de tu pieza.

Una vez concluido el pulido asegúrate de enjuagar la pieza para eliminar los rastros de abrasivo, utilizando abundante agua desmineralizada y un trozo de algodón sin realizar fricción sobre la superficie pulida. Hecho esto seca con un chorro de aire frío y seco hasta retirar toda la humedad.

• El ataque químico para la observación en microscopio metalográfico se realiza mediante inmersión o por aplicación con un algodón embebido en un reactivo de ataque.

Existe una gran variedad de mezclas que se emplean como reactivos de ataque, en función de la composición de la aleación y el objetivo del estudio (diferentes reactivos pueden revelar con mayor detalle algunas características de la microestructura como límites de grano, fases, impurezas o defectos). Sin embargo, para un estudio general sobre aleaciones de aluminio uno de los reactivos más usado es una solución acuosa de HF entre 1 % y 5 % (el tiempo y la concentración dependen tanto de la pieza como de la habilidad de quien lo aplica). En aleaciones bajo silicio se puede utilizar reactivo de Keller (una mezcla de HF, HCl y HNO3).

• El ataque para revelar el tamaño de grano se debe realizar bajo una campana de extracción de vapores.

Este se aplica sumergiendo la superficie de la pieza en una solución acuosa de CuCl2 60%wt hasta la formación de una costra café rojiza, que se enjuaga en una solución diluida HNO3:HF (1:1), hasta revelar el grano. Inmediatamente después se enjuaga con abundante agua para evitar que la pieza se opaque. Dependiendo del proceso de fabricación de la pieza será o no necesario la observación al microscopio de la pieza para la medición del tamaño de grano.

En conclusión, una adecuada preparación de las piezas permitirá al metalúrgico experto revelar detalles de los materiales y tomar decisiones sobre las cualidades de una aleación, una pieza de ingeniería o un proceso, empleando una cantidad de recursos menores en comparación con otros estudios, por lo cual es indudablemente una poderosa herramienta cuando se complementa con normas o especificaciones para certificar la utilidad del material con mayor confianza.

Referencias:

· ASM Metals Handbook Volume 09 - Metallography And Microstructures 2004, págs.: 626-690

· ASTM E-340-00, Standard Test Method for Macroetching Metals and Alloys.

· ASTM E-407-99, Standard Practice for Microetching Metals and Alloys.