Liderado por la empresa de fundición BETSAIDE S.A.L. con el fin de desarrollar componentes con propiedades mecánicas superiores, el proyecto MARENA estudia el potencial de la tecnología de dispersión de nanopartículas cerámicas en la fabricación industrial de piezas de fundición nodular de altas prestaciones. Afronta este reto con la colaboración de AZTERLAN y la UPV/EHU que también participan en el consorcio del proyecto.
La modificación de la microestructura de los materiales de fundición mediante la adición de partículas de tamaño nanométrico y/o micrométrico es un novedoso método que permite mejorar las propiedades mecánicas de los componentes evitando tratarlos con elementos de aleación (como Cu, Mn, As o Sn) que, si bien contribuyen a mejorar su resistencia, también penalizan su ductilidad.
Como explica el especialista en tecnologías de fundición de hierro de AZTERLAN, Dr. Jon Sertucha, “sabemos que la introducción y dispersión de modificadores nano o micrométricos cerámicos en el metal líquido puede crear un sobre enfriamiento local alrededor de las nanopartículas y, con ello, modificar las condiciones de la cristalización en las inmediaciones de estas. De este modo, sería posible conseguir un refinamiento de grano y una alteración de la morfología del cristal repercutiendo directamente sobre las propiedades mecánicas, así como sobre la resistencia del material a la corrosión y al desgaste”.
Sin embargo, los mecanismos exactos responsables de la mejora de las propiedades mecánicas y de corrosión de las aleaciones nano-modificadas siguen siendo desconocidos y existen pocas investigaciones sobre la propia tecnología de difusión de partículas en el campo de la fundición de hierro y, en especial, en un entorno de fabricación industrial.
Con el objetivo de estudiar el potencial de esta tecnología en el desarrollo de nuevos productos y poder así ofertar componentes de fundición con propiedades avanzadas (principalmente, un mayor límite elástico manteniendo altos niveles de ductilidad), la empresa de fundición BETSAIDE S.A.L., dedicada a la fabricación de componentes de fundición nodular para diversos sectores, colabora con AZTERLAN y UPV/EHU en la investigación de esta tecnología y su transferibilidad al proceso de fabricación industrial. En palabras del responsable de proyectos de la oficina técnica de BETSAIDE Aitor Estébanez, “introducir una tecnología avanzada como esta en nuestro proceso productivo nos permitiría trabajar con una nueva generación de materiales avanzados, ampliando nuestra oferta de productos y ofreciendo al mercado componentes más resistentes, fiables y duraderos. Asimismo, abriría las puertas al desarrollo de componentes aligerados y a un significativo ahorro en el consumo de materiales”.
A pesar del alto potencial de la tecnología, la introducción de nanopartículas en la matriz metálica es un proceso complicado debido a la baja humectabilidad y densidad de las partículas en comparación con el hierro. Junto con ello, las características de las partículas (dimensiones, estructura) y la forma en la que estas son introducidas en la masa metálica pueden influir sobre su efecto.
Con el fin de superar estas limitaciones, AZTERLAN y UPV/EHU han trabajado en una innovadora estrategia para dispersar las nanopartículas en la matriz de fundición nodular a través de la adición de nanopartículas sintetizadas en diferentes concentraciones y con innovadores recubrimientos metálicos. “Los resultados que hemos obtenido a escala de laboratorio son prometedores en cuanto a su incorporación en la matriz de fundición nodular, pero es necesario seguir investigado y desarrollando la tecnología para valorar su potencial y su aplicabilidad a nivel industrial de forma fiable y eficiente”.
El proyecto MARENA, liderado por BETSAIDE S.A.L. y participado por el Centro de Investigación Metalúrgica AZTERLAN y el Departamento de Química Inorgánica de UPV/EHU, se encuentra financiado por el programa Elkartek del Gobierno Vasco.
