Quantitative Determination of Microcracks on Ceramic Coatings by Means of Computer Image Analysis

Determinación cuantitativa de microfisuras en revestimientos cerámicos mediante análisis de imágenes por ordenador

En este estudio se recubren superficies de acero, fundición y aluminio con polvo compuesto y metálico mediante pulverización con llama y plasma en condiciones atmosféricas. Las morfologías superficiales se han investigado en detalle mediante microscopio electrónico de barrido (SEM). Los estudios realizados con SEM han demostrado que se producen microfisuras en las estructuras de los revestimientos compuestos y metálicos, independientemente de los parámetros de revestimiento y proceso. Utilizando técnicas de segmentación mediante umbral, se calcula la cantidad de microfisuras desde el punto de vista del análisis cuantitativo en imágenes digitales de microfisuras.

INTRODUCCIÓN

El concepto de colocar una barrera protectora entre los materiales y su entorno es tan antiguo que su origen se pierde en la niebla de la historia. Como es de esperarse, con un concepto antiguo, sus materiales, métodos y calificaciones son numerosos y diversos [1]. Los avances en el desempeño de los materiales requieren el desarrollo de sistemas compuestos, de los cuales los materiales revestidos son una forma. La resistencia a la abrasión ya la corrosión de los componentes se puede aumentar considerablemente mediante recubrimientos protectores y esta es una industria en crecimiento de considerable importancia económica [2]. En los procesos de recubrimiento de compuestos metálicos y compuestos cerámicos, los materiales de pre-revestimiento, dependiendo de su uso futuro, son óxidos con variada estequiometría, carburos, nitruros, boruros y compuestos de polvo metálico o mezclas de estos en varias proporciones [3]. Los métodos generales de recubrimiento son el rociado por llama, el rociado por plasma y el combustible de oxígeno de alta velocidad (HVOF). La técnica de pulverización de plasma es el método de recubrimiento más utilizado porque presenta flexibilidad de proceso y calidad de recubrimiento en combinación [4]. El objetivo del uso de recubrimientos compuestos en aplicaciones de ingeniería se puede agrupar principalmente como preventivo y reconstructivo. Sin embargo, las aplicaciones de recubrimientos compuestos generalmente se utilizan con fines preventivos. Los ejemplos más comunes de tipos de recubrimientos compuestos utilizados con fines preventivos son aquellas aplicaciones en las que las superficies son resistentes al desgaste, las altas temperaturas y la corrosión [5.6]. Los parámetros más importantes de los recubrimientos compuestos, que determinan sus propiedades de ingeniería y, por lo tanto, sus funciones preventivas, son la cantidad cuantitativa de porosidad y microfisuras contenidas y la fuerza de adherencia del recubrimiento sobre la superficie en cuestión [7, 8].

Las microfisuras y la porosidad son características microestructurales no deseadas porque aumentan la permeabilidad en una aplicación que requiere resistencia a la corrosión y porque aumentan el coeficiente de fricción y, por lo tanto, el desgaste en una aplicación que implica resistencia al desgaste [5, 9].