Una aproximación a la tecnología de proyección térmica

An approach to thermal spray technology

La tecnología de proyección térmica comprende un grupo de procesos de aplicaciones de recubrimientos que proporcionan a las superficies funciones de protección y mejora del rendimiento del sustrato o componente. Existen muchos tipos y formas de materiales que pueden ser aspersados térmicamente para proporcionarles protección contra la corrosión, desgaste y sirviendo además como barrera térmica. Esta técnica también es utilizada para restaurar y reparar piezas o componentes, sin men-cionar una variedad de aplicaciones. Este artículo pretende ser una guía de referencia de la tecnología de proyección térmica que abarca los principios de la técnica, mecanismos de formación de la capa y de adhesión del recubrimiento/sustrato, procesos, tipos de revestimientos, aplicaciones y el análisis de un caso de estudio.

Introducción

La proyección térmica, conocida también como aspersión térmica, termorrociado o su nombre genérico en inglés Thermal Spray, se puede definir como el proceso mediante el cual se aplica un recubrimiento metálico o no metálico mediante la deposición de partículas fundidas o semifundidas, las cuales son aceleradas y proyectadas a alta presión sobre la superficie de un material base o sustrato previamente preparado. Este proceso se puede agrupar en tres grandes categorías: proyección a la llama, por arco eléctrico y plasma; mientras que los recubrimientos se pueden aplicar en forma de polvos, alambres o varillas, que cuando impactan sobre la superficie generan una acumulación de las partículas, generando una estructura o película laminar delgada [1]. En la fotografía 1 se observa la formación de estas películas laminares; en (a) se evidencia la condición normal del tipo de estructura laminar y en (b) el detalle de la formación del grano columnar. Para que este proceso sea eficiente se requiere de tasas de enfriamiento muy altas, superiores a 10⁶ K/s [2].].

Procesos del recubrimiento

Un recubrimiento es una región superficial de un material con propiedades diferentes de las del material base [4]. Su propósito es reemplazar, modificar y lubricar superficies; además, optimiza la superficie del material y le da resistencia mecánica al desgaste y a la fricción, otorga ligereza y permite el aislamiento térmico y eléctrico [5].

Las características para los distintos procesos de recubrimientos dependen de las temperaturas de trabajo y de los espesores obtenidos [6].

Mecanismos de formación de la capa de un recubrimiento

El material fundido o parcialmente fundido es proyectado sobre el sustrato con una alta energía cinética y térmica, formando un recubrimiento compacto por agregación de las partículas proyectadas [7]. La figura 1 muestra el esquema de formación de las capas de las partículas proyectadas sobre el material base; el primer mecanismo es el de generar la proyección de las partículas hacia el sustrato; el segundo, la partícula impacta sobre la superficie a proteger; y como fase final, se establece el mecanismo de anclaje entre la partícula proyectada y el sustrato que depende de la preparación superficial de éste último. Este esquema de formación queda condicionado a la presentación del recubrimiento en forma de alambre o polvo, así mismo seguido de un calentamiento y proyección de las partículas a velocidades y presiones en función de los equipos y tecnologías.