Materiales de la caja del reloj explicados: titanio

Demos la bienvenida al Sr. İlker Özcan, quien colaborará con aBlogtoRead.com en algunos artículos sobre materiales y procesos utilizados en cajas de relojes y otros componentes. Ozcan es un ingeniero de materiales profesional y es propietario de una pequeña empresa de I + D (www.ndsgn.com), y le encantan los relojes mecánicos y los materiales exóticos utilizados en esos relojes. El propósito de esta serie de artículos es informar a los amantes de los relojes sobre muchos aspectos de los materiales de relojes para que todos puedan tomar decisiones más informadas sobre los relojes que están comprando. Ahora al Sr. Ozcan:

En este primer artículo elegí comenzar con Titanium. El titanio se ha vuelto recientemente muy popular en los relojes de alta gama, y ​​no sin razón. ¡Para mí, el titanio es el mejor metal de ingeniería en general! ¿Sin embargo, es el mejor material para una caja de reloj? Vamos a ver…

Los ingenieros medimos muchas propiedades para evaluar materiales. Probablemente más tipos de propiedades de las que haya oído si no es un ingeniero de materiales. Las propiedades más conocidas son: resistencia, dureza, tenacidad, ligereza y durabilidad.

Hay muchas aleaciones de titanio, como todos los metales de ingeniería. El más conocido es Ti-6Al-4V, también conocido como Grado 5. Es la aleación que más denotaremos cuando decimos titanio en este artículo. Se utiliza en aplicaciones muy exigentes, como componentes de aviones, misiles, etc. El titanio de grado 2, por ejemplo, se considera pureza comercial y tiene propiedades inferiores, aunque sigue siendo un material muy bueno.

El titanio ha existido durante los últimos dos siglos, principalmente en los laboratorios. En el siglo pasado se desarrollaron métodos para extraer titanio en cantidades industriales. Hasta hace poco se ha utilizado exclusivamente como material aeroespacial, y está penetrando lentamente en muchos mercados, incluida la industria relojera. Es prohibitivamente caro para muchas aplicaciones, con un precio de alrededor de 50 veces el de los aceros al carbono. Aún así, su precio es mucho más bajo que el de los metales preciosos.

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Ahora la fuerza y ​​la dureza es donde sobresale el titanio. Durabilidad no es un término científico utilizado, podemos considerarlo como la vida de un material bajo cargas cíclicas, como un eje giratorio, es decir, la vida útil de la fatiga. El titanio también es excelente en este aspecto, pero es bastante irrelevante en una caja de reloj, ya que la caja nunca falla bajo fatiga. Sin embargo, puede ser importante si se usa dentro del movimiento o para una corona o empujadores. La fuerza indica cuánta carga puede soportar un material antes de fallar. El titanio tiene una resistencia muy alta de alrededor de 1000 MPa para el Grado 5. Cinco veces mayor que el de los aceros comunes. Incluso el titanio puro es bastante fuerte con un grado 2 de alrededor de 350 MPa. Sin embargo, hay aleaciones de acero que tienen incluso más resistencia que el titanio, como el acero para herramientas que mencionamos anteriormente, o algunos aceros aeroespaciales especiales (por ejemplo, 300M) tienen una resistencia de alrededor de 2000 MPa. La dureza denota el gran impacto que un material puede absorber antes de romperse. El titanio es realmente genial aquí, absorbe mucha energía alrededor de 20 julios en la prueba de impacto. Sin embargo, una vez más, hay aleaciones de acero que son mejores hasta 150-200J para aceros inoxidables austeníticos (también hay aceros con muy baja tenacidad, como los aceros martensíticos). Sin embargo, la dureza más allá de un punto no es importante para aplicaciones relacionadas con relojes. No es probable que rompas tu reloj hasta tal punto que su caso se rompa. Mucho antes de que eso suceda, el movimiento delicado fracasaría.

Como puede ver, el acero es muy bueno, pero donde el titanio realmente avanza es en términos de ligereza (peso). Es alrededor de la mitad del peso del acero para el mismo volumen con una densidad de 4.5 g / cc vs 7.8 para aceros. Entonces, para una caja que tiene la misma resistencia, la caja de titanio tendría la mitad del peso de una caja de acero de alta resistencia. Y en realidad, los aceros de muy alta resistencia casi nunca se usan en relojes (se usan para componentes de aviones y herramientas para la industria). El acero inoxidable se usa ampliamente y tiene menor resistencia (a menos que se forje, lo que nuevamente casi nunca se usa en la industria relojera). Por lo tanto, una caja de titanio sería menos de la mitad del peso para la misma resistencia.

Otra área en la que el titanio es excelente es la resistencia a la corrosión (por ejemplo, su resistencia a la oxidación). Es tan bueno que es casi imposible oxidar el titanio. Es impermeable a todos los ácidos excepto al ácido nítrico. Y el ácido nítrico es algo a lo que no te acercas en tu vida diaria. Su resistencia a la corrosión es similar a la del platino, y en términos de metales de ingeniería, solo el circonio puede vencer al titanio para la resistencia a la corrosión. Esta resistencia a la corrosión es la clave de las propiedades hipoalergénicas del titanio. Es tan inerte debido a la capa de óxido que se forma en su superficie, que no reacciona con el cuerpo humano, por lo que es el material de elección para muchas aplicaciones médicas.

Hay algunas áreas donde el titanio es golpeado por los aceros. Por ejemplo, la rigidez, que denota cuánto se desvía el material bajo cargas. El acero tiene una mayor rigidez, mucho más alta. Pero creo que en una caja de reloj no es una propiedad importante. Quizás, a excepción de los relojes de buceo.

La dureza del titanio es inferior a la de algunos aceros, por lo que se raya más fácilmente que la mayoría del acero. Sin embargo, el titanio es mucho más duro que el oro, el platino y el aluminio. Los recubrimientos también pueden mejorar la dureza del titanio, y hay muchos recubrimientos que podríamos cubrir en otro artículo. El titanio de grado 5 tiene alrededor de 35 durezas Rockwell C (Rc). Los aceros tienen un rango de dureza desde valores bajos hasta 55 Rc para aceros al carbono endurecidos hasta 65 Rc para aceros para herramientas e incluso más para aceros especiales utilizados para cuchillos (por ejemplo, acero para herramientas D-2, acero para cuchillas S30V). El oro, el platino y el aluminio son tan suaves que generalmente ni siquiera se muestran en la misma escala de dureza (hay muchas escalas de dureza).

El mecanizado de titanio es complicado. Soldadura, forja, fundición y tratamiento térmico son difíciles. Entonces, este truco se suma al alto precio del titanio. Muchas propiedades que hacen que el titanio sea un metal tan bueno también dificulta su fabricación. Con ciertas técnicas que se desarrollaron en la industria aeroespacial, estas dificultades pueden superarse. Así es como tenemos bonitas fundas de titanio a precios asequibles en estos días. Sin embargo, los procesos de fundición y soldadura siguen siendo muy complicados, y es poco probable que veamos una carcasa de titanio fundido o una soldada a precios muy asequibles.

El titanio es un material tan bueno que su uso sigue aumentando en los aviones de combate. Por ejemplo, el F-22 utiliza más titanio que cualquier avión occidental. Su principal competidor como material son los polímeros reforzados con fibra de carbono (CFRP) y lo cubriremos en otro artículo.

Este artículo fue escrito para informar generalmente a las personas sobre el titanio como material de la caja del reloj y obviamente se ha simplificado. Una discusión más amplia sobre el titanio se ampliaría en cada uno de estos temas e incluiría muchos más. Aunque como amantes de los relojes, es de esperar que tengas una nueva perspectiva sobre el popular metal. En conclusión, si compra un reloj de titanio, especialmente uno con un buen revestimiento, estará satisfecho con su decisión.