22 de enero de 2025

En los procesos industriales de tratamiento de superficies y esmerilado, las perlas de circonio estabilizadas con itria y las perlas de vidrio son dos medios habituales. Ambos tienen funciones como la limpieza, el desbarbado y el refuerzo, pero en las aplicaciones reales, las perlas de circonio están sustituyendo gradualmente a las perlas de vidrio por sus excelentes propiedades físicas y mecánicas y se están convirtiendo en el medio preferido en muchos campos.

Las perlas de óxido de circonio estabilizado con itria pueden manipular una gran variedad de materiales gracias a su elevada dureza, alta densidad y estabilidad química, especialmente en piezas de trabajo de gran dureza o con requisitos de calidad superficial extremadamente altos:

1. Alta dureza metales:

• Acero inoxidable: Eliminar capas de óxido, manchas o rebabas de la superficie, consiguiendo un efecto mate sin afectar a la resistencia y acabado de la pieza.
• Aleación de titanio: Refuerce con precisión las piezas de aleación de titanio utilizadas en el sector aeroespacial para mejorar la resistencia a la fatiga y la durabilidad.

2. Cerámica: Las perlas de circonio son adecuadas para el acabado de productos cerámicos con el fin de mejorar la suavidad de la superficie y la resistencia al desgaste. También se utilizan en componentes electrónicos y dispositivos médicos.

Debido a las limitaciones de sus propiedades físicas, las microesferas de vidrio no son adecuadas para el tratamiento superficial de piezas de gran dureza:

1. Aluminio y aleaciones de aluminio: Las microesferas de vidrio limpian bien las capas de óxido y los revestimientos, pero no pueden penetrar profundamente en la superficie para fortalecerla.
2. Cobre y latón: Las microesferas de vidrio pueden descontaminar y pulir estos metales sin dañar el brillo de la pieza.
3. Plásticos blandos: Las microesferas de vidrio pueden completar la decoración superficial sin dañar la superficie de los plásticos blandos, pero su eficacia limpiadora no es tan buena como la de las microesferas de circonio.

• Mayor dureza

Las microesferas de óxido de circonio tienen una dureza Mohs de hasta 9, lo que puede eliminar fácilmente la suciedad persistente y los contaminantes superficiales en comparación con las microesferas de vidrio de 6-7. Especialmente cuando se trata de metales de gran dureza, las perlas de óxido de circonio pueden proporcionar un efecto de limpieza más completo y uniforme.

• Brillo y textura uniformes

Las perlas de óxido de circonio tienen una superficie lisa y brillante, lo que es muy importante en el proceso de chorreado. Porque cuanto más lisa es la superficie del medio, más uniforme es la fricción con la pieza de trabajo y menos desgaste se genera. Por lo tanto, las perlas de circonio pueden conseguir un efecto de textura más delicada y suave en la superficie de la pieza, reduciendo la rugosidad y los defectos. Además, la superficie esférica lisa también puede reflejar un mejor efecto espejo tras el arenado, mientras que la superficie esférica más rugosa provocará un reflejo superficial irregular, lo que afectará a la calidad del aspecto general.

Por ejemplo, la figura siguiente muestra el efecto del chorreado de vidrio de malla 80 a la izquierda y el efecto del chorreado de perlas de circonio a la derecha. Los dos colores son diferentes. La arena de vidrio es oscura y no tiene brillo. El color de las perlas de óxido de circonio es brillante, es decir, blanco plateado, el color base original de la chapa de acero.

• Mayor durabilidad

Las perlas de óxido de circonio no se rompen fácilmente durante el impacto debido a su excelente resistencia a la fractura, y pueden reciclarse muchas veces incluso en procesos de arenado de alta intensidad. Esto no sólo garantiza la consistencia del efecto de chorreado, sino que también reduce significativamente la frecuencia de sustitución del medio y reduce los costes de producción.

• Razones físicas de la fragilidad

La fragilidad de las perlas de vidrio se debe a su estructura interna amorfa. Los materiales de vidrio carecen del plano de deslizamiento en la estructura cristalina. Cuando reciben el impacto de fuerzas externas, no pueden dispersar eficazmente la tensión y son propensos a romperse con impactos de alta energía, lo que a su vez daña la superficie de la pieza. En cambio, la densa estructura cristalina de las perlas de óxido de circonio les permite absorber y dispersar mejor las fuerzas externas para evitar la rotura.

• Dureza y durabilidad insuficientes

Las microesferas de vidrio tienen una dureza baja y no pueden procesar eficazmente superficies metálicas de gran dureza. Además, debido al rápido desgaste de la forma y el tamaño de las partículas durante el uso, la textura de la superficie tras el chorreado no es uniforme y es propensa a dejar marcas visibles.

• Alta eficacia de transferencia de energía

La densidad de las perlas de óxido de circonio alcanza los 6 g/cm³, más del doble que la de las perlas de vidrio (2,4-2,6 g/cm³). Durante el proceso de rectificado, la energía de impacto por unidad de volumen es mayor, y las tareas de desbarbado y acabado superficial de alta intensidad pueden completarse en poco tiempo.

• Larga vida útil

Las perlas de óxido de circonio se componen principalmente de óxido de circonio y óxido de itrio, con buena tenacidad a la fractura, alto módulo elástico, coeficiente de dilatación lineal similar al del metal y excelente resistencia al desgaste, que es unas 20 veces superior a la de las perlas de vidrio. Esto significa que, en el proceso de molienda continua, las perlas de circonio no sólo pueden mantener una molienda eficaz, sino que además no se rompen, lo que reduce en gran medida la frecuencia de sustitución de los medios y mejora la eficacia de la producción.

• Adaptabilidad a materiales de alta viscosidad y dureza

Cuando se trabaja con materiales de alta viscosidad o dureza (como polvos cerámicos o lodos electrónicos), la estabilidad y durabilidad de las microesferas de óxido de circonio las hacen especialmente extraordinarias. Las perlas de vidrio suelen fallar por agrietamiento o desgaste excesivo de la superficie en condiciones similares.

• Baja eficiencia de molienda

Debido a su baja densidad, la fuerza de impacto proporcionada por las perlas de vidrio durante el proceso de trituración es insuficiente, lo que dificulta la satisfacción de las necesidades industriales que exigen una alta eficacia de procesamiento.

• La fragilidad conduce a una mayor frecuencia de sustitución

La fragilidad de las microesferas de vidrio no sólo reduce la consistencia del efecto de trituración, sino que también requiere una sustitución frecuente, lo que aumenta los costes de mantenimiento y los tiempos de inactividad.

En general, las microesferas de circonio estabilizado con itria son superiores a las de vidrio en cuanto a efecto de chorreado y eficacia de desbaste debido a su mayor gama de aplicaciones, alta dureza, superficie lisa, alta densidad y durabilidad. Su excelente capacidad de tratamiento de superficies y sus ventajas económicas la convierten en la opción ideal para sustituir a las microesferas de vidrio, especialmente en aplicaciones industriales con requisitos de alta calidad, como el refuerzo de superficies de acero inoxidable, la limpieza de piezas de precisión y el desbarbado de materiales de gran dureza.