Procedimiento de pulverización de metal: 4 pasos
Este artículo arroja luz sobre los cuatro pasos principales involucrados en el proceso de pulverización de metales. Los pasos son: 1. Preparación de la superficie 2. Materiales de metalización y su selección 3. Selección de procesos de metalización 4. Características y evaluación del revestimiento.
Paso # 1. Preparación de la superficie:
Debido a que el recubrimiento de metal pulverizado tiene solo una unión mecánica con el sustrato, la preparación de la superficie de soporte es un paso vital para una exitosa pulverización del metal. Las superficies a rociar deben, por lo tanto, estar absolutamente libres de grasa, aceite y otros contaminantes y ser rugosas para proporcionar la unión mecánica.
Por lo tanto, implica dar a la superficie una especie de rugosidad o irregularidad a la que se espera que el metal pulverizado se adhiera tenazmente. Los métodos empleados para lograr la rugosidad deseada son el mecanizado, el recubrimiento de unión y el chorro abrasivo.
Mecanizado
Las superficies que se deben mecanizar después de la pulverización necesitan una unión excepcionalmente fuerte. Cuando se requiere un recubrimiento grueso, se mecaniza una ranura o corte bajo para proporcionar el anclaje necesario a las capas metálicas rociadas. Estas socavaduras se realizan en superficies cilíndricas y planas, como se muestra en Fie. 18.17.
La cola de milano proporciona un anclaje positivo, pero se incurrirá en un costo adicional. La Fig. 18.18 muestra los tipos de encajes adecuados e inadecuados. Para el recubrimiento por pulverización de una sección desgastada en el eje, los bordes del metal rociado se deben unir positivamente, especialmente cuando la acumulación está en el extremo del eje, como se muestra en la Fig. 18.19.
Las ranuras están hechas con una herramienta de corte estándar de 3 mm rectificada hasta un ancho de 1.15 a 1.25 mm y redondeadas en el extremo. Las ranuras se cortan a una profundidad de aproximadamente 0, 65 mm y una separación de 0, 40 mm. El poder de retención de dicha superficie del suelo se mejora en gran medida al rodar por las crestas con una herramienta de moleteado.
Un método más rápido es cortar rápidamente roscas ásperas en un torno en componentes como ejes, bombas y rodillos. El roscado se debe hacer con 12 a 16 hilos / cm con una profundidad máxima de hilo de aproximadamente 0, 2 mm. Los hilos cortados se enrollan hacia abajo con una herramienta giratoria hasta que se abren solo parcialmente. Este método de preparación de la superficie es bastante satisfactorio para aplicaciones que no requieren una fuerza de unión demasiado alta.
Preparación de superficies internas:
El recubrimiento por pulverización en las superficies externas y en los ejes tiene la ventaja de que se contrae y se contrae al enfriarse para proporcionar una acción de agarre como una manga de ajuste por contracción. Sin embargo, la acción de contracción de un recubrimiento sobre una superficie interna puede hacer que el recubrimiento se separe del sustrato al enfriarse. Para superar esta dificultad, el componente a pulverizar internamente se calienta a 175 ° C justo antes de la pulverización, de modo que se pueden reducir las tensiones desarrolladas en el recubrimiento debido al enfriamiento. El interior de un objeto cilíndrico se prepara con una herramienta de perforación que utiliza una alimentación bastante gruesa para producir la unión mecánica necesaria.
Preparación de superficies planas:
La tendencia del recubrimiento a levantarlo de la superficie plana debido a las tensiones de contracción se puede superar rociando sobre el borde para darle una acción de sujeción o cortando ranuras cónicas cortas cerca del borde, como se muestra en la Fig. 18.19. Las esquinas externas que se van a recubrir deben tener un radio de al menos 0-8 mm. El sustrato también puede calentarse a 175 ° C para reducir los esfuerzos de enfriamiento.
El mecanizado del sustrato se debe hacer en seco, ya que el aceite de cualquier tipo perjudicaría la resistencia de la unión. La superficie no debe tocarse con la mano hasta después de la metalización. Sin embargo, si la manipulación manual es inevitable, el componente debe envolverse en papel o en un paño limpio antes de retirarlo del torno. Si algún aceite o grasa se deposita en la superficie del sustrato, debe eliminarse mediante desengrase con vapor u otros métodos químicos antes de rociar el recubrimiento sobre él.
Recubrimiento Bond
A menudo, se aplica un recubrimiento fino en aerosol de aleaciones de níquel-cromo, molibdeno o aluminuro de níquel exotérmicamente reactivo a la superficie rugosa para mejorar su resistencia de unión, particularmente para el rocío cerámico con recubrimientos posteriores. Dicha capa depositada se denomina revestimiento de unión.
Cuando se aplique, las áreas que no se van a recubrir deben estar enmascaradas o engrasadas, pero se debe tener cuidado para evitar que el aceite fluya hacia las socavaduras. Para eliminar cualquier posibilidad, la llama debe correr sobre el área sospechosa para quemar el aceite o la humedad.
Excepto el cobre y las aleaciones de cobre, el molibdeno se une bien con la mayoría de los metales para aplicaciones de servicio de hasta 400 ° C, mientras que el aluminuro de níquel se puede usar a temperaturas de hasta 800 ° C. Para aluminio, cobre y aleaciones de cobre, una aleación de bronce al 9% es una unión muy confiable; También puede ser utilizado para sustratos de acero.
Cuando se aplique un revestimiento de unión, la subcotización se profundiza para permitir que el espesor de la capa de unión sea de 50 a 125 micras.
Limpieza abrasiva:
Si se rocía un recubrimiento sobre un sustrato sin socavar la superficie, aún se necesita un raspado, incluso si se usa una capa de unión. Esto generalmente se hace mediante granallado abrasivo empleando granalla de acero triturada y afilada y limpia para chorrear la superficie con aire comprimido para proporcionar ángulos de entrada para la unión mecánica. Cuando la dureza de la superficie del sustrato es menor que Rc 30, se puede chorrear con granalla de hierro enfriada angular triturada.
La pulverización térmica debe seguir la preparación de la superficie lo antes posible para lograr los mejores resultados.
Enmascaramiento:
Las áreas que no se deben rociar pueden protegerse enmascarándolas con cinta o productos químicos de parada que se pueden pintar o rociar sobre el sustrato para evitar la adhesión del recubrimiento. Estas cintas y revestimientos de parada pueden retirarse después de la pulverización del metal mediante pelado o cepillado con alambre.
Los orificios, chaveteros o ranuras en la pieza de trabajo que no se deben recubrir se taponan con madera o grafito durante el granallado. El grafito no solo puede soportar altas temperaturas, sino que también es fácil de mecanizar o tallar con un cuchillo en la forma de enchufe deseada. La parte superior del tapón está hecha a ras con la altura del recubrimiento acabado; si la máscara se levanta sobre la superficie del sustrato, proyectará una sombra sin recubrimiento si la pistola rociadora no se mantiene perpendicular a la superficie.
Paso # 2. Materiales de metalización y su selección:
Casi cualquier material se puede depositar sobre casi cualquier sustrato, pero los materiales más comúnmente empleados para la pulverización térmica incluyen aluminio, latones, babbit (aleación de estaño también conocida como metal blanco), bronces, cadmio, cobre, hierro, plomo, monel (63 % Ni + 33% Cu + 1% Mn), nicrom, níquel, acero, acero inoxidable, estaño, zinc, cerámica, composites, etc. Algunas veces incluso molibdeno y tungsteno se usan para pulverizar.
Los materiales de metalización se seleccionan en función de sus características, tales como dureza, resistencia, calidad de desgaste, resistencia al encogimiento y corrosión, etc.
Los recubrimientos ligeros de hasta 1-5 mm de espesor se aplican fácilmente y no presentan problemas especiales; sin embargo, los materiales para recubrimientos pesados de hasta 3 mm o más deben tener características de bajo encogimiento.
Los recubrimientos cerámicos que consisten en óxido de aluminio, óxido de circonio, silicato de circonio, óxido de cromo y aluminato de magnesio se aplican en forma de barra o polvo. Sus puntos de muda oscilan entre 1650 ° C y 2500 ° C. Estos recubrimientos son extremadamente duros y resistentes a la erosión.
Los recubrimientos compuestos de cerámica e impregnados de plástico pueden combinarse con recubrimientos metálicos para lograr propiedades que no son posibles solo con los recubrimientos metálicos. Por ejemplo, los recubrimientos laminares formados por depósitos de capas alternativas de metal rociado y materiales cerámicos, se emplean con buenos resultados en estructuras de blindaje contra cohetes. La cerámica y los aerosoles de metal se pueden mezclar en proporciones que varían continuamente para lograr la graduación de todo el metal a toda la cerámica, para construir lo que se conoce como construcción graduada.
Los recubrimientos de óxido de aluminio son muy duros y resistentes a la erosión incluso a altas temperaturas. Tales recubrimientos tienen buenas propiedades aislantes y son económicos.
La circonia tiene un punto de fusión más alto que el óxido de aluminio y sus recubrimientos ofrecen una buena resistencia a los choques térmicos y mecánicos. Se utiliza para recubrir componentes de cohetes para protegerlos de gases corrosivos calientes de alta velocidad. También se utiliza para prolongar la vida útil de los rodillos de recocido y normalización en las fábricas de acero y tubos de horno.
Paso # 3. Selección de procesos de metalización:
Hay varios procesos que se utilizan para la pulverización de metales y se pueden agrupar en cuatro encabezados:
(i) Pulverización a la llama,
(ii) pulverización por arco eléctrico,
(iii) Pulverización con plasma,
(iv) Revestimiento de la pistola de detonación, y
(v) Pulverización por chorro de combustión.
(i) Pulverización por llama :
La pulverización con llama es un proceso de pulverización térmica que normalmente utiliza una llama de oxiacetileno para fundir el material de recubrimiento, mientras que el aire comprimido se utiliza generalmente para atomizar y propulsar el material a la pieza de trabajo. Hay tres variaciones del proceso dependiendo de la forma del material de recubrimiento en el que se usa, a saber, alambre, polvo y varilla.
a. Pulverización de llama de alambre:
La Fig. 18.20 muestra las características esenciales de la pulverización con llama de alambre, mientras que la Fig. 18.21 muestra esquemáticamente la configuración completa de dicho sistema. El proceso requiere una pistola rociadora, acetileno, oxígeno y suministros de aire comprimido y una disposición para el suministro de alambre, generalmente desde un carrete. La pistola pulverizadora consiste esencialmente en un mecanismo de alimentación de alambre impulsado por turbina de aire y una llama de oxi-acetileno para fundir el alambre.
La alimentación del alambre se realiza con la ayuda de rodillos moleteados conducidos a través de engranajes reductores mediante una turbina de aire de alta velocidad. Estas pistolas son algo voluminosas y pesadas, pero incluso entonces con frecuencia son de mano para una fácil manipulación; Recientemente los robots han sido empleados efectivamente para la manipulación de armas y trabajo.
La pistola de pulverización se mantiene a 10 a 30 cm del sustrato a recubrir y produce un patrón redondo o elíptico con un diámetro de aproximadamente 7-5 a 10 cm. El recorrido de la pistola suele ser de 9 a 15 m / min de superficie. El aire comprimido se filtra para eliminar el aceite y la humedad y, por lo general, se suministra a una velocidad de 850 l / min.
No hay límite para el espesor del revestimiento y se han fabricado depósitos de hasta 6 mm de espesor, sin embargo, el espesor común para el depósito de pulverización de alambre es de 0-75 a 1-25 mm para aplicaciones de desgaste y reconstrucción, mientras que para la aplicación de corrosión, los depósitos pueden ser tan delgados como 25 micras (0, 025 mm). Las tasas de deposición para la pulverización dependen de los consumibles y del equipo utilizado, y pueden ser tan altos como 95 m 2 / h para un espesor de recubrimiento de 25 micrones.
Cuando se calcula el espesor requerido del recubrimiento rociado, se debe permitir aproximadamente el 20% adicional para el encogimiento del recubrimiento y, además, permitir otros al menos 0, 25 mm por lado para terminar la superficie, si así se requiere. Cuando se aplican recubrimientos gruesos, la pieza de trabajo se precalienta a aproximadamente 200-260 ° C para evitar el agrietamiento de la unión mecánica.
Muchos materiales están disponibles en forma de alambre, pero los materiales comúnmente pulverizados son zinc, aluminio, aceros mecanizables, aceros duros, aceros inoxidables, bronces y molibdeno. El aluminio y el zinc se usan principalmente para la protección contra la corrosión de componentes grandes hechos de aceros al carbono, por ejemplo, tanques, cascos de barcos y puentes, mientras que los aceros inoxidables se usan para el mismo propósito para trabajos más sofisticados. Los aceros blandos se utilizan para restaurar las dimensiones de las aplicaciones de desgaste, mientras que los aceros duros se utilizan para fines similares en condiciones de desgaste más estrictas. por lo general se terminan por molienda.
Los recubrimientos de rociado de alambre tienen una porosidad significativa y su resistencia de adhesión es inferior al plasma y otros procesos de rociado de alta energía. Es por eso que este proceso no se utiliza para aplicaciones muy críticas.
segundo. Pulverización de llama de polvo:
La pulverización con llama en polvo se puede realizar con un soplete de oxi-acetileno del diseño adecuado que permite la introducción de la acción del sifón, como se muestra en la Fig. 18.22. Por lo general, no se utiliza aire comprimido para atomizar y propulsar el material fundido, por lo tanto, las tasas de deposición son bajas. La porosidad es incluso mayor que la del proceso de rociado de alambre y la resistencia de la unión también puede ser menor que la del depósito de rociado de alambre; Sin embargo, tales antorchas pueden pulverizar una variedad mucho más amplia de materiales. Los consumibles disponibles incluyen aceros de alta aleación, aceros inoxidables, aleaciones con base de cobalto, carburos y materiales de revestimiento de unión.
Fig. 18.22 Configuración del proceso para pulverización con llama de polvo
do. Pulverización de llama de varilla:
Las temperaturas de la llama en el soplete de oxi-acetileno convencional son generalmente de aproximadamente 2.760 ° C y, por lo tanto, no tienen suficiente calor para producir un buen recubrimiento cerámico, particularmente para materiales como el óxido de circonio que requiere una temperatura de aproximadamente 2760 ° C. Una antorcha de gas oxicombustible diseñada para rociar cerámicas, que se muestra en la figura 18.23, emplea una barra sólida de consumibles cerámicos con aire para ayudar en la atomización.
Fig. 18.23 Una configuración para el proceso de pulverización con llama de varilla
Los consumibles de varilla están disponibles para óxido de aluminio, óxido de cromo, circonia y mezclas cerámicas. Se afirma que las gotitas consumibles atomizadas alcanzan una velocidad de impacto de 2-8 m / s. Este proceso se utiliza solo para la pulverización de cerámica y llena el vacío entre el proceso de alambre y el proceso de pulverización en polvo porque los consumibles no están disponibles para muchos de los metales para los primeros y los revestimientos cerámicos obtenidos por estos últimos son muy poco fiables para dar un buen servicio.
(ii) Pulverización por arco eléctrico:
El proceso de pulverización por arco utiliza un arco eléctrico entre dos electrodos consumibles del material de la superficie como fuente de calor. El gas comprimido, generalmente aire, atomiza y proyecta el material fundido a la superficie de la pieza de trabajo. La Fig. 18.24 muestra los componentes esenciales del equipo de proceso.
Fig. 18.24 proceso de pulverización de alambre de arco eléctrico
Los dos electrodos consumibles son alimentados por un alimentador de alambre para juntarlos en un ángulo de aproximadamente 30 ° y mantener un arco entre ellos. El arco se auto enciende a medida que los cables avanzan a su punto de intersección.
La fuente de energía utilizada para el proceso de pulverización por arco es una unidad de soldadura de voltaje constante de CC. Un cable es positivo y el otro negativo. Debido a la fusión diferencial de los dos cables, las gotitas de los dos electrodos difieren considerablemente en tamaño. En general, la corriente de soldadura varía de 300 a 500 amperios con un voltaje que varía entre 25 y 35 voltios. Según informes, se han utilizado para fines especiales de hasta 3000 amperios.
Se pueden utilizar cables de 1, 5 a 3, 2 mm de diámetro, aunque los cables de diámetros de 1, 6 mm y 2, 4 mm son más populares. La cantidad de metal depositado depende del nivel actual y del material que se esté pulverizando y puede oscilar entre 7 y 45 kg por hora. Los cables cuadrados a veces se utilizan para aumentar la tasa de deposición. Las tasas de deposición son de 3 a 5 veces más altas que las de la pulverización con llama.
Se utiliza aire comprimido seco a una presión de 55 N / cm 2 y un caudal de 850 a 2250 litros por minuto para atomizar y proyectar el metal sobre el sustrato. El depósito puede contener porosidad sustancial e inclusiones de óxido de la oxidación del aire de atomización consumible.
La resistencia de adherencia del recubrimiento es superior a la obtenida por pulverización con llama. Se puede pulverizar casi cualquier metal que se pueda dibujar en un alambre de diámetro pequeño, por ejemplo, aluminio, babbit, latón, bronce, cobre, molibdeno, monel, níquel, acero inoxidable, acero al carbono, estaño y zinc, todo puede pulverizarse. Debido a las altas tasas de deposición, este proceso es muy comúnmente utilizado para pulverizar metales blandos, para resistencia a la corrosión y grandes estructuras como puentes se pulverizan con aluminio y zinc para protegerlos de los efectos de los gases atmosféricos.
(iii) Pulverización con arco de plasma:
El proceso de pulverización de plasma utiliza un arco no transferido como fuente de fusión y proyección del metal atomizado sobre la superficie del sustrato. Utiliza el arco de plasma que está totalmente dentro de la pistola de pulverización de plasma. El plasma puede tener una temperatura superior a 2800 ° C; El material a pulverizar se introduce en forma de polvo en la corriente de plasma, como se muestra en la figura 18.25.
El tamaño de partícula del polvo es generalmente de 30 a 100 micrones, que se mide mediante una bomba de engranajes. Debido a que las temperaturas del plasma son extremadamente altas, este proceso se puede usar para depositar recubrimientos refractarios que no se pueden aplicar por llama o arco, por ejemplo, se pueden depositar recubrimientos de vidrio.
Los parámetros que afectan la calidad del recubrimiento incluyen la distancia entre la boquilla y el trabajo, el tamaño y el tipo de partículas, el punto de introducción del polvo, la corriente y la tensión del arco, el tipo de gas de plasma y el gas portador de partículas.
La fuente de alimentación requerida para la pulverización de plasma se basa en una salida de corriente constante a un ciclo de trabajo del 100%. Las antorchas de plasma tienen una potencia nominal de 40 a 100 KW, con una corriente continua de 100 a 1100 amperios a 40 a 100 voltios. El argón y el helio son los gases de plasma que se usan con más frecuencia, aunque el nitrógeno, y el hidrógeno a veces se utilizan por sus costos más bajos.
El sustrato generalmente se mantiene por debajo de 150 ° C y se recubre con velocidades de polvo de 120 a 300 m / s, lo que resulta en altas densidades de recubrimiento de 85 a 95% y una resistencia de unión que alcanza hasta 6900 KPa. La porosidad en los depósitos puede afectar la capacidad del recubrimiento para proteger las superficies contra la corrosión. Sin embargo, el sellado de la porosidad se puede realizar mediante la impregnación a presión de epoxis y fluorocarbonos.
La pulverización con plasma se puede usar para pulverizar metales, cerámicos (óxidos y carburos), cermets y compuestos, como se indica en la tabla 18.1 .:
Los metales varían desde metales blandos como el aluminio y el zinc para aplicaciones de resistencia a la corrosión hasta materiales de endurecimiento a base de cobalto para aplicaciones de resistencia al desgaste.
Los recubrimientos carámicos más populares son el óxido de aluminio y el óxido de cromo o mezclas de cromia y sílice. Estos se utilizan principalmente para aplicaciones de resistencia al desgaste. Las cerámicas como la zirconia estabilizada con itria, el zirconato de magnesio y la zirconia estabilizada con calcia se utilizan para recubrimientos de barrera térmica en componentes de motores y similares. El óxido de aluminio y la magnesia / alúmina se usan a menudo para aplicaciones de aislamiento eléctrico.
Los consumibles de cermet más populares para la pulverización de plasma son carburo de tungsteno / cobalto para aplicaciones de resistencia al desgaste.
Los consumibles compuestos tales como polvos de metal / grafito y polvos de disulfuro de metal / molibdeno se usan generalmente para aplicaciones especiales.
La pulverización de plasma se ha utilizado tanto en componentes críticos que hay una base de datos importante disponible sobre las propiedades de muchos depósitos.
La pulverización con plasma al vacío es una variante del proceso en el que la pieza de trabajo y la antorcha de plasma están encerradas en una cámara de vacío con una presión de 50 torr. Las ventajas reivindicadas son una mayor resistencia de la unión y un excelente control dimensional sobre el espesor del recubrimiento.
La mayor desventaja de la pulverización con plasma en comparación con otros procesos de pulverización térmica es el costo del equipo y es el más costoso de los procesos que se pueden comprar. Además, el equipo es complicado y voluminoso.
A pesar de estas desventajas, el proceso de rociado con plasma es el caballo de batalla de los procesos de rociado térmico debido a la amplia variedad de metales que se pueden depositar, la baja porosidad, la alta resistencia de la unión y las altas tasas de deposición que se pueden lograr con este proceso.
(iv) Revestimiento de pistola de detonación :
El proceso de detonación o d-gun es un proceso patentado de Linde Air Products Company que implica la detonación de la mezcla de oxígeno y acetileno para fundir y arrojar el material de recubrimiento sobre la superficie del sustrato. Aunque el proceso se desarrolló alrededor de 1960, sigue siendo propietario debido a los muchos detalles involucrados en la producción de los parámetros adecuados para lograr aplicaciones de recubrimiento exitosas.
La figura 18.26 muestra los elementos básicos de una pistola D que consiste en un cañón largo (unos pocos metros) de aproximadamente 25 mm de diámetro interior. Se introduce polvo de partículas de 60 micrones en la pistola a baja presión y luego se introduce una mezcla de gas oxi-acetileno en la cámara de combustión y se detona con la ayuda de una bujía.
La temperatura de detonación es de aproximadamente 3900 ° C, que es suficiente para fundir la mayoría de los materiales. La detonación produce una velocidad de partícula de aproximadamente 7300 m / s. Las detonaciones se repiten de 4 a 8 veces por segundo y se usa gas nitrógeno para expulsar los productos de la combustión después de cada detonación y se utilizan pulverizaciones de dióxido de carbono líquido para enfriar la pieza de trabajo durante la pulverización para evitar cambios metalúrgicos y alabeo. Cada detonación produce un espesor de recubrimiento de unos pocos micrones. El rango típico para el espesor de la formación de carbón es de 75 a 125 micrones, con la rugosidad de la superficie del revestimiento depositado en el rango de 3 a 6 micrones rms y un rango de porosidad tan bajo como 0-25 a 1 por ciento.
Una gran desventaja del proceso es que produce un ruido considerable, por lo que se instala en una habitación insonorizada con paredes de concreto de 45 cm de espesor. El operador opera la pistola desde el exterior de la habitación, lo que implica una considerable mecanización.
La pistola D puede pulverizar casi cualquier material, pero este proceso es el más utilizado para pulverizar revestimientos de alta tecnología, carburos, cerámicas y compuestos complejos. Se puede lograr una resistencia de adherencia tan alta como 70 MPa y el recubrimiento así obtenido se considera el principal recubrimiento por rociado térmico.
Los materiales más comúnmente rociados con d-gun incluyen alúmina, alúmina-titania, carburo de cromo, carburo de tungsteno con aglutinante de cobalto; Mezcla de carburo de tungsteno-carburo de tungsteno-cromo con aglomerante de aleación de níquel-cromo. Estos son principalmente recubrimientos resistentes al desgaste para servicio a temperaturas elevadas. Las aplicaciones específicas incluyen los calibres de anillo y anillo chapados en d-pistola, los bordes de los cortadores que se someten a un desgaste intenso, tales como cuchillas para el caucho y plástico o taladros tubulares para cortar azulejos acústicos y papel.
(v) Pulverización por chorro de combustión:
Este proceso de pulverización térmica introducido en la industria en 1981 está destinado a ser competitivo con el proceso de d-gun en calidad y es conocido por el nombre comercial Jet-Kote. Tiene la ventaja de que el equipo se puede comprar mientras que el equipo de d-gun no se vende y la pulverización se puede realizar en uno de los 20 centros impares de la compañía Linde Air Products, que tiene el equipo.
En la antorcha de pulverización de chorro de combustión, que se muestra esquemáticamente en la figura 18.27, el oxígeno y un gas combustible tal como hidrógeno, propileno u otros gases de hidrocarburo se encienden mediante una llama piloto en la cámara de combustión de la antorcha que está en ángulo recto con la boquilla de la antorcha. El material a pulverizar se introduce en el centro de la corriente de chorro desde un alimentador de polvo utilizando un gas portador que es compatible con la mezcla de gas oxicombustible.
La presión del gas de combustión oscila entre 400 y 600 KPa y la temperatura de la llama en el punto de introducción del polvo es de aproximadamente 3000 ° C. El chorro de gas de combustión puede tener una velocidad máxima de aproximadamente 1400 m / s (aproximadamente 4 mach), que es más rápida que la de d-gun. La resistencia de la unión del recubrimiento es una función de la velocidad y la temperatura de las partículas, y generalmente es superior a 70 MPa. Las densidades de depósito son del 90% o más que la densidad teórica, con un patrón de rociado de aproximadamente 25 mm de diámetro. El material se puede depositar a una velocidad de unos 4, 5 kg por hora.
El chorro de carburo de tungsteno / cobalto con rociado a chorro es el consumible más popular para aplicaciones de desgaste y el proceso se ha utilizado con éxito para el endurecimiento a base de cobalto, cerámica, aceros inoxidables y otros materiales resistentes a la corrosión.
La principal ventaja del proceso es que el equipo se puede comprar a un costo menor que el del equipo de pulverización de plasma. Sus principales limitaciones son la falta de consumibles aplicables, los requisitos de seguridad para confinar una reacción de combustión de tipo cohete dentro de la antorcha y los costos de gas son altos debido a la alta presión y el alto caudal de hasta 28 m 3 / h para oxígeno.
Paso # 4. Características y evaluación del recubrimiento:
Las propiedades físicas y mecánicas de un depósito de pulverización normalmente difieren mucho de las del material original porque la estructura depositada es lamelar y no homogénea. Por lo tanto, los recubrimientos deben inspeccionarse para detectar grietas, orificios, ampollas y huecos. Debido a que los recubrimientos rociados son porosos, deben ser escalados por selladores apropiados si se usan para aplicaciones resistentes a la corrosión. Dado que estos recubrimientos se adhieren mediante una unión mecánica, no deben utilizarse en condiciones de servicio que experimenten impacto y golpes.
El espesor del recubrimiento se decide por los requisitos del servicio y los costos involucrados. El grosor total de los recubrimientos asperjados en los ejes se determina por la tolerancia máxima de desgaste, el grosor mínimo del recubrimiento que debe pulverizarse y la tolerancia de acabado. El espesor mínimo del recubrimiento depende del diámetro del eje como se indica en la tabla 18.2.
Las variaciones en el espesor de un depósito dependen del tipo de preparación de la superficie y la variación total para la pulverización de producción de rutina con equipo montado es de 0 05 mm para la pulverización con alambre.
La contracción de los recubrimientos rociados también debe considerarse cuidadosamente porque afecta el espesor del depósito final. Las tensiones pueden agrietar recubrimientos metálicos gruesos con un alto valor de contracción, como es el caso de los recubrimientos de acero inoxidable austenítico (ASS).
Este problema particular, sin embargo, puede resolverse rociando primero acero inoxidable martensítico (MSS) sobre el sustrato y luego rociando ASS sobre él para obtener el espesor deseado. El rociado MSS produce una fuerte unión con el sustrato de acero al carbono, tiene una buena resistencia en la condición de rociado y proporciona una superficie excelente para los recubrimientos ASS.
A ciertos recubrimientos pulverizados se les da un tratamiento adicional para crear una fusión más efectiva con el sustrato. La fusión de los depósitos pulverizados se logra mediante un calentamiento gradual y uniforme hasta una temperatura de fusión de 1000 a 1300 ° C, dependiendo del material metalizado.
Los diferentes métodos empleados para el tratamiento de fusión incluyen la antorcha de gas oxicombustible, un horno o mediante calentamiento por inducción, generalmente con atmósfera neutral o reductora, para evitar la oxidación tanto del depósito como del sustrato antes de que se alcance la temperatura de fusión. Se requiere un control preciso de la temperatura para obtener un revestimiento fundido de calidad.
Aplicaciones:
La pulverización de metal inicialmente estaba destinada a construir superficies que se habían desgastado, erosionado, desalineado o maquinado erróneamente; Sin embargo, ahora su aplicación abarca diversos campos, entre ellos, protección contra la corrosión y la oxidación, elementos de máquinas, industrias, fundiciones, aviones y misiles.
Un uso bastante espectacular de la pulverización de metal es el revestimiento de artículos de cuero, cerámica, madera y tela, sin arruinar el material de respaldo.
El aluminio, el zinc y los aceros inoxidables se pulverizan para proteger las superficies contra la oxidación y la resistencia a la corrosión. Los depósitos de aleaciones duras a menudo se utilizan en componentes de máquinas tales como émbolos de bomba, varillas de bomba, cilindros hidráulicos, secciones de empaque de ejes de turbina de vapor y válvulas.
Los depósitos multicapa de diferentes materiales se utilizan para la protección contra la oxidación de las ollas de cianuro, las piezas del horno de horno, las cajas de recocido y los transportadores de horno.
Las cerámicas de zirconia y alúmina se usan a veces para proporcionar capas de barrera.
Los contornos de los patrones caros y las placas de coincidencia pueden modificarse con un recubrimiento por rociado seguido de un acabado adecuado. Las piezas fundidas defectuosas también se pueden salvar mediante el depósito por pulverización.
En la industria eléctrica, los depósitos de rociado de metal se utilizan para proporcionar una resistencia de 50 a 100% más alta que el mismo material en fundición o forjado. Estas aplicaciones incluyen la pulverización de cobre en contactos eléctricos, escobillas de carbón y vidrio en fusibles de automóviles, así como plata en contactos de cobre. Los depósitos de aerosol de cerámica se utilizan en la industria eléctrica para aisladores. El blindaje magnético de los componentes eléctricos se puede hacer con depósitos de zinc aplicados a cajas y chasis electrónicos. Las placas de condensador pueden fabricarse rociando aluminio en ambos lados de la cinta de tela.
En la aeronave y los misiles, el proceso se utiliza para sellos de aire y superficies resistentes al desgaste para evitar el desgaste y la abrasión a temperaturas elevadas.
