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Una nueva tecnología incrementa la dureza y resistencia de un acero industrial

El químico Jonathan L. Fernández de Ara (Pamplona, 1983) ha desarrollado una novedosa tecnología, en la que, a través de un tratamiento termoquímico con un equipo industrial rediseñado, ha conseguido una mejora notable, en cuanto a dureza y resistencia a la corrosión y al desgaste, de un tipo de acero de endurecimiento por precipitación, el acero “maraging”, de amplio uso en la industria (aeronáutica, aeroespacial y de máquina-herramienta), con reducción de costes y tiempo. Esta innovación forma parte de su tesis doctoral, defendida en la Universidad Pública de Navarra (UPNA), que ha sido reconocida con un sobresaliente “cum laude”.

“Los tratamientos termoquímicos son procesos de gran aplicación en el mundo de la metalurgia para mejorar las propiedades superficiales de aceros y otras aleaciones —explica Jonathan L. Fernández de Ara—. Entre ellos, destacan los procesos de nitruración, ampliamente empleados para dotar a la superficie de los materiales de propiedades mejoradas de dureza y de resistencia al desgaste y a la corrosión, sin afectar de forma sustancial a las propiedades del núcleo del material”.

La nitruración es un tratamiento termoquímico mediante el cual se incorpora nitrógeno a la superficie de materiales metálicos. Entre las diversas técnicas de uso cotidiano en la industria, Fernández de Ara escogió para su estudio la nitruración iónica, ya que ofrece, a su juicio, “mayor eficiencia”.

En su investigación, trabajó en el desarrollo de una novedosa tecnología (la nitruración iónica asistida por plasma de arco eléctrico), para lo que adaptó un equipo industrial (Deposición Física en fase Vapor o PVD, por sus siglas en inglés) con el fin de llevar a cabo estos procesos termoquímicos. Como fruto de este trabajo, realizado en las instalaciones de la Asociación de la Industria Navarra (AIN), se han obtenido patentes registradas a nivel nacional y europeo.

El tratamiento termoquímico, con el equipo industrial adaptado, lo aplicó Fernández al acero “maraging”. “Se trata de un singular tipo de aleaciones, que se usan, sobre todo, en el ámbito de la industria aeronáutica y aeroespacial y son también de aplicación en herramientas de conformado y moldes. Incluso en la industria del ocio han tenido una cierta acogida, ya que se pueden encontrar palos de golf o armas de esgrima fabricadas en acero ‘maraging’, siempre en artículos de altas prestaciones y alto valor añadido”, indica Fernández de Ara, cuya tesis doctoral ha sido dirigida por el profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales de la UPNA José Antonio García Lorente.

Entre las propiedades de este tipo de aceros “maraging”, destacan “su capacidad para aunar alta dureza y extraordinaria resistencia al impacto, buen mantenimiento de las propiedades a altas temperaturas y su facilidad para ser soldado y mecanizado”. Sin embargo, presentan “limitaciones en cuanto a su resistencia al desgaste abrasivo, en comparación con otros aceros de herramientas, y una limitada resistencia a la corrosión”.

El acero “maraging” obtiene sus propiedades a través de un tratamiento térmico (primero, solubilización, que consiste en someterlo a temperaturas que rondan los 800º y luego enfriarlo al aire, para, posteriormente, envejecerlo por precipitación, manteniéndolo a temperaturas de entre 420 y 520º). Y como este material necesita de tratamientos, como la nitruración en plasma, para mejorar sus prestaciones técnicas, Fernández de Ara simultaneó la etapa de envejecimiento (propia de la fabricación de este acero) con la de nitruración para, reduciendo costes y tiempo, lograr “una mejora muy notable de las propiedades superficiales de estos materiales en relación a su dureza superficial y resistencia a la corrosión y, especialmente, al desgaste abrasivo”.

Jonathan L. Fernández de Ara se licenció en Ciencias Químicas por la Universidad de Navarra y, posteriormente, cursó el Máster en Ingeniería de Materiales y Fabricación en la Universidad Pública de Navarra.

En la actualidad, Fernández de Ara es director de proyectos de I+D en el Centro de Ingeniería Avanzada de Superficies de la Asociación de la Industria Navarra (AIN). Previamente, trabajó en BSH Electrodomésticos y en Igartex.

Además, es coautor de dos artículos científicos y ha participado en cuatro congresos.

 

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