DEFINITION OF VARIABLES USED FOR ANALYSIS

Los materiales que se pueden proyectar son: metales, óxidos, cermets (cerámicos metálicos), compuestos intermetálicos, cerámicos, algunos plásticos orgánicos y ciertos cristales dependiendo del proceso de proyección[95].

El mecanismo de enlace de las partículas con el sustrato es debido principalmente al anclaje mecánico de las partículas producido a expensas de la rugosidad de la superficie. Por ello, casi todos los procesos de proyección térmica requieren una cierta rugosidad superficial en el sustrato para asegurar la adherencia del recubrimiento. Aparte del enlace físico indicado es también muy importante el enlace químico que se ve favorecido cuando, debido a la elevada velocidad de impacto de las partículas, se rompe algún tipo de película o capa, tanto del material

proyectado como del sustrato. Un calentamiento previo del sustrato favorece la interdifusión de los elementos de la capa y del sustrato, con lo que se mejora la adherencia por efecto químico del enlace.

Si la superficie del sustrato está extremadamente limpia y no se produce un grado de oxidación significativo durante el proceso de deposición, aparecen interacciones de Van der Waals entre el recubrimiento y el sustrato.

8.1 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA PROYECCIÓN TÉRMICA.

Las principales ventajas de la proyección térmica son:

• El amplio rango de materiales que pueden ser proyectados, casi cualquier material puede ser depositado, solamente ha de fundir sin descomponerse.

• Se puede proyectar un material sobre un sustrato sin calentar el sustrato excesivamente. Así se puede proyectar materiales con alto punto de fusión sin por ello modificar las propiedades del sustrato y causar distorsión térmica.

• Se pueden reparar y recargar recubrimientos desgastados o dañados sin cambiar las propiedades o las dimensiones de la pieza.

• La composición química del recubrimiento es prácticamente la misma que la del material de partida. El uso de gases inertes impide en gran medida las transformaciones químicas.

• En la proyección térmica por plasma a bajas presiones, en la proyección por detonación y en la de llama de alta velocidad se obtienen recubrimientos libres de oxidación y con elevada densidad y adherencia.

La principal desventaja de estos procesos tiene que ver con las dimensiones del sustrato, éstas están limitadas: no se pueden proyectar zonas muy pequeñas y muy profundas, donde no llegue la antorcha de proyección. La antorcha sólo recubre las caras vistas y taladros o partes interiores que sean accesibles.

8.2 APLICACIONES DE LA PROYECCIÓN TÉRMICA.

Las aplicaciones de los procesos de proyección térmica son muy variadas debido a la posibilidad de emplear distintos materiales, así como diferentes sustratos, además de los diferentes métodos de proyección térmica. Entre las aplicaciones más importantes están:

• Protección contra el desgaste: es una de las más importantes aplicaciones de estos recubrimientos. Son empleados para proteger superficies de todo tipo de desgaste, incluido el abrasivo, erosivo y adhesivo. Los materiales empleados comprenden desde los materiales blandos a las aleaciones metálicas duras, los materiales cerámicos - metálico (cermet) y los óxidos. Los materiales más comunes son: aceros de alto contenido en C, carburos y óxidos metálicos[96]. Generalmente la resistencia al desgaste de los recubrimientos aumenta con su densidad y fuerza cohesiva, por lo que los procesos con altas velocidades de proyección como la proyección térmica por llama de alta velocidad, la proyección térmica por detonación y la proyección térmica por plasma en baja presión producen recubrimientos con la mayor resistencia al desgaste para una composición dada.

• Recubrimientos lubricantes sólidos: se emplean en aquellos mecanismos que por razones temperatura o presión de contaminación o, como por ejemplo en vacío volatilización, no se puedan emplear lubricantes líquidos. Los recubrimientos actúan como lubricantes sólidos y se emplean materiales con bajos coeficientes de fricción.

• Protección contra la corrosión y la oxidación: se emplean materiales como el Al o el Zn para formar una capa de protección anódica que proteja al sustrato. También se emplean materiales como el NiCr, NiAl, MCrAlY (M se refiere a Ni, Co y Fe o una combinación de ellos)[216,217,218,221] que forman una barrera contra la oxidación y la corrosión. El recubrimiento debe ser denso y homogéneo para impedir el paso del agente agresivo.

• Barrera térmica: tiene como finalidad aislar térmicamente a los componentes metálicos. Se reduce la temperatura a la que se somete el metal respecto del exterior, sobre 100 ºC, y los requerimientos de refrigeración, también sirven

para disipar calor como superficies conductoras o emisores térmicos. Sobre todo se emplean los recubrimientos obtenidos por proyección térmica por plasma, ya que deposita materiales metálicos refractarios como W, Nb, Ta, Mo y óxidos como ZrO2, Al2O3 y TiO2, todos ellos con alto punto de fusión.

• Recarga dimensional de piezas fuera de tolerancias y de recubrimientos desgastados.

• Aplicaciones eléctricas: se emplean recubrimientos metálicos o de cermet como conductores eléctricos, cuando se requiere además resistencia al desgaste. Por el contrario los recubrimientos de óxidos se emplean como aislantes eléctricos. Para la fabricación de termopares de alta temperatura y electroelongámetros.

• Otras aplicaciones: la proyección térmica es una solución para aquellos materiales que siendo idóneos para una aplicación no cumplen con las condiciones de entorno y necesitan una modificación superficial. Se obtienen recubrimientos cerámicos en general, recubrimientos abrasivos, como moderadores nucleares, superficies catalíticas, etc.

8.3 TÉCNICAS DE PROYECCIÓN TÉRMICA.

Los diferentes procesos de proyección térmica se distinguen según los materiales a proyectar, el método de calentamiento y el método empleado para proyectar los materiales[95] .

Todos los métodos de proyección térmica emplean como vector cinético un gas, frecuentemente el que más calor transmita para que sirva también de vector calorífico. Según el método empleado, el balance entre energía calorífica y cinética puede variar dentro de grandes proporciones, lo que da lugar a resultados y propiedades diferentes.

Las temperaturas elevadas, por ejemplo, facilitan las transferencias térmicas y permiten fundir prácticamente todo el material, pero conducen igualmente a fenómenos de descomposición, de vaporización y de fragmentación en el impacto.