El pavonado , a veces escrito como azulado , es un proceso de pasivación en el que el acero se protege parcialmente contra el óxido mediante un revestimiento de óxido negro . Recibe su nombre por el aspecto azul-negro del acabado protector resultante. El pavonado implica un revestimiento de conversión electroquímica resultante de una reacción química oxidante con el hierro en la superficie que forma selectivamente magnetita ( Fe
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4), el óxido negro del hierro . En comparación, el óxido , el óxido rojo del hierro ( Fe
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3), sufre un cambio de volumen extremadamente grande al hidratarse; como resultado, el óxido se desprende fácilmente, causando la oxidación rojiza típica del hierro. El óxido negro proporciona una protección mínima contra la corrosión, a menos que también se trate con un aceite que desplace el agua para reducir la humectación y la acción galvánica . En el uso coloquial, las capas delgadas de óxido negro a menudo se denominan "pavonado de pistola", mientras que las capas más espesas se denominan "óxido negro". Ambos se refieren al mismo proceso químico para proporcionar un pavonado de pistola verdadero. [1]
Para producir el recubrimiento de óxido se utilizan varios procesos.
El pavonado en frío es generalmente un compuesto a base de dióxido de selenio que tiñe el acero de negro o, más frecuentemente, de un gris muy oscuro. Es un producto difícil de aplicar de manera uniforme, ofrece una protección mínima y, por lo general, se utiliza mejor para pequeños trabajos de reparación rápida y retoques. [2] [3]
El proceso "caliente" es una solución de sal alcalina que utiliza nitrito de potasio o nitrato de sodio e hidróxido de sodio, conocido como "negro cáustico tradicional", que normalmente se realiza a una temperatura elevada, de 135 a 155 °C (275 a 311 °F). Este método fue adoptado por las grandes empresas de armas de fuego para pavonar a gran escala y de manera más económica. Ofrece una buena resistencia a la oxidación, que mejora con aceite.
El "pavonado por óxido" y el "pavonado por humo" proporcionan la mejor resistencia al óxido y la corrosión, ya que el proceso convierte continuamente cualquier metal capaz de oxidarse en magnetita ( Fe
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4). El tratamiento con una capa de aceite mejora la protección que ofrece el pavonado. Este proceso es también el único que se utiliza de forma segura para pavonar escopetas antiguas. Muchas escopetas de dos cañones se sueldan con soldadura blanda (plomo) o con plata y muchas de las piezas también se unen con ese método. Las temperaturas más altas de los otros procesos, así como su naturaleza cáustica, podrían debilitar las uniones soldadas y hacer que el arma sea peligrosa de usar. [4]
El pavonado también se puede realizar en un horno, por ejemplo, para una espada u otro objeto fabricado tradicionalmente por un herrero o un especialista como un armero. Hoy en día, es posible encontrar productos de herrería fabricados con acero pavonado por artesanos tradicionales en culturas y segmentos de la sociedad que utilizan esa tecnología ya sea por necesidad o por elección. [5]
El pavonado se puede aplicar sumergiendo las piezas de acero en una solución de nitrato de potasio , hidróxido de sodio y agua calentada hasta el punto de ebullición, 275–310 °F (135–154 °C) según la receta. [6] De manera similar, las piezas de acero inoxidable se pueden sumergir en una mezcla de nitratos y cromatos, calentados de manera similar. Cualquiera de estos dos métodos se denomina "pavonado en caliente". El pavonado en caliente es el estándar actual [7] en el pavonado de armas, ya que tanto este como el pavonado por óxido proporcionan el grado más permanente de resistencia al óxido y protección cosmética del metal de las armas expuesto, y el pavonado en caliente lleva menos tiempo que el pavonado por óxido.
El pavonado por oxidación se desarrolló entre los procesos de pavonado en caliente y en frío, y fue utilizado originalmente por los armeros en el siglo XIX para pavonar las armas de fuego antes del desarrollo de los procesos de pavonado en caliente. El proceso consistía en recubrir las piezas del arma en una solución ácida, dejar que las piezas se oxidaran de manera uniforme y luego sumergirlas en agua hirviendo para convertir el óxido rojo Fe
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3al óxido negro Fe
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4, que forma una capa más protectora y estable que el óxido rojo; el agua hirviendo también elimina cualquier residuo restante de la solución ácida aplicada (a menudo ácido nítrico y ácido clorhídrico diluidos en agua). Luego, el óxido suelto se cardaba (frotaba) utilizando un cepillo de cardar (un cepillo de alambre con alambres suaves y delgados (generalmente de aproximadamente 0,002 pulgadas [0,051 mm] de espesor) o una rueda.
Este proceso se repitió hasta que se logró la profundidad de color deseada o el metal simplemente no se coloreó más. Esta es una de las razones por las que el pavonado por oxidación y por humo generalmente es más resistente a la oxidación que otros métodos. Luego, las piezas se aceitan y se dejan reposar durante la noche. Este proceso deja un acabado negro azulado intenso. [8]
Las versiones modernas de este proceso para aficionados al hogar suelen utilizar una solución de peróxido de hidrógeno y sal, a veces precedida de un remojo en vinagre, para el paso de oxidación para evitar la necesidad de ácidos más peligrosos. [9]
El pavonado con humo es otro proceso similar al pavonado por óxido. En lugar de aplicar la solución ácida directamente a las piezas metálicas, las piezas se colocan en un armario sellado con una fuente de humedad, un recipiente con ácido nítrico y un recipiente con ácido clorhídrico . Los humos mixtos de los ácidos producen un óxido uniforme en la superficie de las piezas (por dentro y por fuera) en aproximadamente 12 horas. A continuación, las piezas se hierven en agua destilada, se secan con aire y luego se cardan, como en el pavonado por óxido.
Estos procesos fueron abandonados posteriormente por los principales fabricantes de armas de fuego, ya que a menudo se necesitaban días para terminar las piezas por completo y era muy laborioso. Los armeros todavía los utilizan a veces para obtener un acabado auténtico para un arma de época de la época en que el pavonado oxidado estaba de moda, de forma análoga al uso del dorado en las réplicas de armas de fuego representativas anteriores. El pavonado oxidado también se utiliza en los cañones de las escopetas que están soldados a la nervadura entre los cañones, ya que las soluciones de pavonado en caliente derriten la soldadura durante el proceso de pavonado.
El pavonado en caliente industrial a gran escala se realiza a menudo utilizando un horno de pavonado. Este es un método alternativo para crear el revestimiento de óxido negro. En lugar de utilizar un método inducido químicamente con baño caliente (aunque a una temperatura más baja), es posible, mediante el control de la temperatura, calentar el acero con precisión para provocar la formación de óxido negro de forma selectiva sobre el óxido rojo. También debe engrasarse para proporcionar una resistencia significativa al óxido.
También existen métodos de pavonado en frío que no requieren calor. Los productos comerciales se venden ampliamente en pequeñas botellas para pavonar en frío las armas de fuego, y estos productos son utilizados principalmente por propietarios de armas individuales para implementar pequeños retoques al acabado de un arma, para evitar que un pequeño rasguño se convierta en una fuente importante de óxido en un arma con el tiempo. El pavonado en frío no es particularmente resistente al desgaste de la funda, ni proporciona un alto grado de resistencia al óxido. A menudo proporciona un retoque cosmético adecuado del acabado de un arma cuando se aplica y además se engrasa de forma regular. Sin embargo, el pavonado en áreas pequeñas con óxido a menudo combina, se mezcla y se desgasta mejor que cualquier proceso de pavonado en frío.
Al menos una de las soluciones de pavonado en frío contiene dióxido de selenio . Estas actúan depositando una capa de seleniuro de cobre sobre la superficie.
En el proceso de pavonado con nitrato, las piezas de acero pulidas y limpiadas se sumergen en un baño de sales fundidas, normalmente nitrato de potasio y nitrato de sodio (a veces con 9,4 gramos (0,33 oz) de dióxido de manganeso por libra de nitrato total). La mezcla se calienta a 310 a 321 °C (590 a 610 °F) y las piezas se suspenden en esta solución con un alambre. Las piezas deben observarse constantemente para ver si cambian de color. La sección transversal y el tamaño de las piezas afectan el resultado del acabado y el tiempo que lleva lograrlo. Este método no debe utilizarse en piezas con un tratamiento térmico crítico, como receptores, correderas o resortes. Generalmente se emplea en piezas más pequeñas, como pasadores, tornillos, miras, etc. Los colores varían desde el paja, el dorado, el marrón, el violeta, el azul, el verde azulado y luego el negro. Los ejemplos de este acabado son comunes en los relojes de bolsillo más antiguos, cuyas manecillas exhiben lo que se llama "azul pavo real", un azul iridiscente intenso.
El endurecimiento superficial por color es el predecesor de la coloración de todos los metales que se emplea habitualmente en la industria de las armas de fuego. Los aceros termotratables contemporáneos no existían o estaban en sus inicios. Se utilizaba acero blando con bajo contenido de carbono, pero se necesitaban materiales resistentes para los receptores de las armas de fuego. Al principio se utilizaba el endurecimiento superficial, pero no ofrecía ninguna estética. El endurecimiento superficial por color se produce cuando los aceros blandos se envasan en un crisol razonablemente hermético en una mezcla de cuero carbonizado, carbón de hueso y carbón de madera. Este crisol se calienta a 730 °C (1350 °F) durante un máximo de 6 horas (cuanto más tiempo se aplica el calor, más espeso es el endurecimiento superficial). Al final de este proceso de calentamiento, el crisol se retira del horno y se coloca sobre un baño de agua con aire forzado a través de una bobina perforada en el fondo del baño. El fondo del crisol se abre para permitir que el contenido caiga en el agua que burbujea rápidamente. El enfriamiento diferencial hace que aparezcan patrones de colores y endurece la pieza.
Se pueden lograr diferentes colores mediante variaciones de este método, incluido el enfriamiento en aceite en lugar de agua.
El 'browning' es óxido rojo controlado Fe
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3, y también se conoce como "pluma" o "marrón ciruela". Generalmente se puede usar la misma solución para el marrón que para el azul. La diferencia es la inmersión en agua hirviendo para el azulado. El óxido luego se vuelve negro azulado Fe
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4Muchas fórmulas antiguas para dar color a los metales se basan en soluciones corrosivas (necesarias para provocar la oxidación del metal) y a menudo contienen soluciones de sales de cianuro o mercurio que son especialmente tóxicas para los seres humanos.
El pavonado es el más utilizado por los fabricantes de armas, armeros y propietarios de armas para mejorar la apariencia cosmética y proporcionar una medida de resistencia a la corrosión a sus armas de fuego. También lo utilizan los maquinistas para proteger y embellecer las herramientas fabricadas para su propio uso. El pavonado también ayuda a mantener el acabado del metal al resistir los rayones superficiales y también ayuda a reducir el deslumbramiento en los ojos del tirador cuando mira por el cañón del arma. Todas las piezas pavonadas aún requieren lubricación para evitar la oxidación. El pavonado, al ser un recubrimiento de conversión química, no es tan robusto contra el desgaste y la resistencia a la corrosión como los recubrimientos enchapados, y normalmente no tiene un grosor superior a 2,5 micrómetros (0,0001 pulgadas). Por este motivo, se considera que no agrega ningún grosor apreciable a las piezas mecanizadas con precisión. La fricción, como la del desgaste de la funda , elimina rápidamente el pavonado en frío y también elimina el pavonado en caliente, el óxido o el pavonado por humo durante largos períodos de uso. Por lo general, no es aconsejable utilizar pavonado en frío como retoque en zonas donde hay fricción. Si el pavonado en frío es la única opción práctica, se debe mantener la zona aceitada para prolongar la vida útil del revestimiento tanto como sea posible.
Las armas nuevas generalmente están disponibles en opciones de acabado pavonado que se ofrecen como el acabado menos costoso y este acabado también es el menos eficaz para brindar resistencia al óxido, en comparación con otros acabados como el parkerizado o el cromado duro o los procesos de nitruración como Tenifer .
El pavonado también se utiliza para dar color a las piezas de acero de los relojes y otros objetos de metal de calidad. Esto se consigue a menudo sin productos químicos, simplemente calentando el acero hasta que aparezca una película de óxido azul. El aspecto azul de la película de óxido también se utiliza como indicador de temperatura al templar el acero al carbono después del endurecimiento, lo que indica un estado de temple adecuado para los resortes.
El pavonado también se utiliza para curar utensilios de cocina de acero al carbono, para que sean relativamente resistentes a la oxidación y antiadherentes. En este caso, el aceite de cocina, en lugar del aceite para armas, actúa para desplazar el agua y evitar la oxidación.
Las cuchillas de esgrima de primera calidad suelen ofrecerse con un acabado pavonado. Este acabado permite almacenarlas en condiciones de alta humedad, como bolsas de deporte, sin oxidarse.
El pavonado es a menudo una actividad que se realiza solo por aficionados, y existen muchos métodos para realizarlo, además de continuos debates sobre la eficacia relativa de cada método.
Históricamente, las hojas de afeitar solían ser de acero pavonado. Una propiedad de resistencia no lineal del acero pavonado de las hojas de afeitar, que prefiguraba la misma propiedad descubierta posteriormente en las uniones de diodos semiconductores , junto con la fácil disponibilidad de hojas de afeitar de acero pavonado, condujo al uso de hojas de afeitar como detector en radios AM con sintonizador de cristal que fueron construidas por militares (como radios de trinchera ) o por prisioneros de guerra durante la Segunda Guerra Mundial. [10]
El pavonado solo funciona en materiales ferrosos, como acero o hierro fundido, para proteger contra la corrosión porque convierte el hierro en Fe 3 O 4 . Como el aluminio y los polímeros no se oxidan, no se pueden pavonar y no se proporciona protección contra la corrosión. Sin embargo, los productos químicos del proceso de pavonado pueden causar manchas desiguales en las piezas de aluminio y polímero. El pavonado en caliente nunca debe intentarse en aluminio porque, a medida que reacciona, generalmente se disuelve en el baño de sal cáustica.
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