El cuarzo hace tiempo que dejó de ser solo un elemento en la joyería. Este mineral es la base de la mayoría de los dispositivos electrónicos modernos. Sus propiedades únicas permiten crear resonadores ultrafinos que se utilizan en teléfonos inteligentes, equipos médicos e incluso en tecnologías espaciales. Sin el cuarzo, sería imposible imaginar la fabricación de microchips y otros componentes que hacen posible el funcionamiento del mundo digital.
Sin embargo, el procesamiento del cuarzo siempre ha sido un verdadero reto para los ingenieros. El material combina una gran dureza con fragilidad, lo que provoca la aparición de grietas y astillas durante el taladrado. Incluso el más mínimo error puede destruir la pieza, lo que incrementa los costes de producción y reduce la calidad del producto.
Para resolver este problema, especialistas de la Universidad Politécnica de Perm realizaron una serie de experimentos con distintos tipos de brocas de diamante. Compararon tres tecnologías de fijación de los granos de diamante: sinterización al vacío, prensado en caliente y método galvánico. Todas las herramientas fueron probadas bajo las mismas condiciones — en el mismo equipo, con velocidad de rotación constante y hasta el desgaste completo de la capa de corte.
Los resultados mostraron que las brocas fabricadas mediante la tecnología de sinterización al vacío, aunque destacan por su resistencia, no son adecuadas para trabajar con materiales frágiles. Su estructura rígida no compensa las cargas de impacto, lo que provoca la aparición de microgrietas y una rápida avería de la herramienta. El prensado en caliente tampoco resolvió el problema: tras el desgaste de la capa superior de diamantes, la herramienta pierde su capacidad de corte y deja de funcionar de manera eficiente.
El método más eficaz resultó ser el galvanizado. En este caso, los granos de diamante se fijan en una fina capa de níquel que se aplica sobre una base metálica mediante electrólisis. Esta construcción garantiza una interacción suave con el cuarzo: la herramienta no daña el material, sino que retira cuidadosamente sus micropartículas. A medida que se desgasta, se abren nuevas aristas afiladas de diamante, lo que permite mantener un alto rendimiento durante toda la vida útil de la broca.
Las muestras experimentales creadas con tecnología galvanizada mostraron los mejores resultados en profundidad de perforación, precisión de los orificios y una cantidad mínima de defectos. El tiempo de trabajo de la herramienta aumentó y el porcentaje de piezas defectuosas se redujo casi a la mitad en comparación con los métodos tradicionales. Esto abre nuevas oportunidades para los fabricantes de electrónica y otros sectores que requieren el procesamiento preciso del cuarzo.
La investigación se llevó a cabo en colaboración con empresas industriales que ya han comenzado a implementar la nueva tecnología en sus procesos de producción. Expertos destacan que la transición a brocas galvánicas permite no solo mejorar la calidad del producto, sino también reducir la dependencia de herramientas importadas. A futuro, esto podría abaratar los costos de fabricación y ampliar el uso del cuarzo en diversos sectores.
El trabajo de los científicos rusos se ha convertido en uno de los primeros estudios integrales dedicados a la optimización del procesamiento de materiales frágiles para sectores de alta tecnología. Los datos obtenidos ya se están utilizando para crear nuevos estándares y recomendaciones sobre la elección de herramientas para perforar cuarzo. Se espera que el desarrollo continuo de esta tecnología permita aumentar aún más la eficiencia y fiabilidad de la producción.
