Metalización al vacío: el proceso que hace parecer metálicos materiales que no lo son

Probablemente alguna vez todos nos hayamos preguntado cómo se logra la fina película reflectora de un espejo, o del interior de una bolsa de aperitivos, o de los faros de un coche, o tantas otras que forman parte de nuestro día a día. Esta fina capa metálica en contenidos de otros materiales (generalmente plásticos) hace parecer un material metálico cuando en realidad no lo es, suponiendo una reducción enorme de costes, y se logra mediante un proceso llamado metalización al vacío. En este post explicaremos el proceso y los materiales que la componen, sus ventajas y dónde podemos encontrarla.

La metalización al vacío: ¿en qué consiste y qué materiales implica?

La metalización al vacío es un proceso que permite añadir una capa fina de metal a un material no metálico. Este proceso, que también puede denominarse «deposición al vacío» o «recubrimiento al vacío», se consigue evaporando el metal que se va a usar como recubrimiento dentro de una cámara a alto vacío para que posteriormente este se condense de forma uniforme y homogénea sobre el material que se quiere recubrir.

Se trata de una técnica industrial avanzada, que permite que el recubrimiento resultante varíe en espesor según convenga al fabricante. El grosor del recubrimiento de un material mediante la metalización al vacío puede variar desde unas micras hasta varios milímetros. Puede considerarse dentro del sector como un método de «deposición física del vapor”, comúnmente abreviado como DFV en castellano y como PVD (physical vapor deposition) en el ámbito internacional.

El metal más utilizado en la metalización al vacío suele ser el aluminio, por sus propiedades termodinámicas y reflectantes, su resistencia a la corrosión y su capacidad de conservar su integridad en la superficie revestida, además de por su bajo coste, ya que es el metal más abundante.

Otros materiales muy utilizados en la metalización al vacío son el cobre, con mejor capacidad conductora que el aluminio pero menos resistente a la corrosión y al empañamiento, además de una combinación entre cobre y aluminio, o entre cobre o aluminio y níquel-cromo o acero inoxidable.

El proceso de la metalización al vacío

Existen dos formas de metalización al vacío, que siguen el mismo proceso:

• Metalización física de vapor (o deposición física de vapor): la fuente de la que proviene el vapor de metal usado en la metalización proviene de una fuente sólida o líquida.
• Metalización química de vapor (o deposición química de vapor): la fuente de la que proviene el vapor usado en la metalización proviene de una fuente química.

Vaporización del metal de revestimiento

En este paso se calienta el metal con el que se revestirá la pieza de otro material (en el caso del aluminio, el más usado, las temperaturas alcanzan los 1.500ºC) en una cámara de vacío hasta un punto cercano de ebullición. Este calentamiento se suele llevar a cabo mediante resistencia, haz de electrones o plasma. El hecho de llevar a cabo la vaporización en una cámara de vacío tiene que ver con el hecho que ya explicamos en el post sobre destilación al vacío: cuando el punto de ebullición de un elemento es muy elevado a presión atmosférica normal, es necesario disminuir la presión del espacio para disminuirlo y así ahorrar energía y evitar que la materia se descomponga o se contamine.

Condensación del vapor de metal

Después de calentar el metal para que pase a estado gaseoso, se deja condensar sobre la superficie del material a recubrir. La falta de presión dentro de la cámara de vacío permite que el metal evaporado forme una capa mucho más uniforme que la que se obtendría con otras técnicas, así como un acabado estético que otras técnicas no permiten.

Las ventajas de la metalización al vacío frente a otras técnicas

Metalizar una superficie no metálica suele hacerse de dos formas: o mediante galvanizado, que consiste en la inmersión de piezas en metal generalmente para protegerlas de la corrosión (en cuyo proceso suele usarse el zinc), tal como se explica en este blog, o mediante metalización al vacío.

Las ventajas de la metalización al vacío son diversas:

• Apariencia estética excelente a bajo coste: se trata de la principal ventaja, ya que embellecer objetos con un aspecto metálico no requiere fabricarlos en metal, que es más caro que hacerlo con plásticos o papel y recubrirlos con una capa fina de metal vaporizado.
• Dureza y resistencia a la corrosión: las capacidades de resistencia a golpes, abrasión, rayaduras, etc., pueden llegar a ser tan altas como las logradas mediante galvanizado, de forma que rara vez requieren capas adicionales de protección.
• Diversidad de materiales de revestimiento y de acabados: mientras que el galvanizado se hace con una cobertura de zinc y tiene una limitación en cuanto a acabados, la metalización al vacío puede hacerse con gran variedad de recubrimientos inorgánicos y algunos recubrimientos orgánicos, en una igualmente amplio abanico de sustratos (materiales a recubrir), con una gama muy diversa de acabados.
• Mayor respeto del medio ambiente: al reducir la necesidad de altas temperaturas para lograr llegar al punto de ebullición del metal de recubrimiento gracias a las cámaras de vacío, se necesita una menor cantidad de energía.
• Mayor seguridad en el proceso: mientras que el galvanizado puede implicar mezclas potencialmente peligrosas, como el cromo con cianuro, la metalización al vacío es un proceso que implica una mayor pureza y un menor riesgo.

Dificultades de la metalización al vacío

Al tratarse de un proceso complejo técnicamente también hay que tener en cuenta que la metalización al vacío conlleva una serie de requisitos exigentes:

• Limitaciones tecnológicas: la metalización al vacío presenta dificultades para cubrir geometrías complejas en piezas.
• Capacitación del personal: al operar a temperaturas y vacíos muy elevados, es necesario disponer de personal altamente especializado.
• Disipación de calor: la metalización al vacío requiere un sistema de refrigeración por agua para disipar grandes cantidades de calor.

Usos de la metalización al vacío

El metalizado de papel y plástico se utiliza especialmente en sectores como el del embalaje y la decoración. Así, si pensamos en la tipica caja de crema hidratante de alta gama con un acabado metálico, encontraremos un uso de la metalización al vacío. Otros usos de los muchísimos que ofrece esta técnica son:

• Etiquetas de cerveza
• Bolsas de aperitivos, en las que está técnica logra mejores propiedades de barrera contra la humedad y el aire y la transmisión de luz.
• Peliculas decorativas en la superficie de electrodomésticos
• Tratamientos de ventanas y espejos
• Piezas de automóviles o de sistemas aeroespaciales

Bombas de vacío para metalización

Los procesos de metalización requieren equipos de ultra alto vacío, como los turbomoleculares o los de paletas rotativas de dos etapas combinados con una bomba de roots.

En Marpa Vacuum encontrarás la asesoría necesaria y el material para implantar un equipo de vacío para metalización.