Examining properties of arc sprayed nanostructured coatings

Examen de las propiedades de los revestimientos nanoestructurados por proyección de arco

El artículo presenta los resultados del examen de las propiedades del revestimiento proyectado por arco obtenido con nanoaleación sobre la matriz de hierro con una elevada cantidad de precipitados finos de carburo proyectado sobre chapas de acero no aleado destinadas al funcionamiento a alta temperatura. Se utilizó hilo tubular de polvo metálico EnDOtec DO*390N de 1,6 mm de diámetro para producir revestimientos densos, muy resistentes a la abrasión y a la erosión, de aproximadamente 1,0 mm de espesor. Se realizó la caracterización de los recubrimientos de nanomateriales para determinar la resistencia a la abrasión, la resistencia a la erosión, la fuerza de adherencia, la dureza, así como exámenes metalográficos. Los resultados han demostrado las elevadas propiedades de los recubrimientos de nanomateriales pulverizados por arco y han mostrado aplicaciones industriales prometedoras.

INTRODUCCIÓN

En los últimos años se ha observado una expansión dinámica de las nanotecnologías, que constituyen una de las tecnologías de crecimiento más intenso [1, 2]. La nanotecnología también influye en el importante desarrollo de las tecnologías de ingeniería de superficies y de soldadura. En la actualidad, es posible obtener capas de nanoestructura de alta calidad, por ejemplo, en aleaciones de aluminio para piezas de motores de automóviles, o en aleaciones de cobre para hélices de tornillo de barcos.

El desarrollo continuo de la ingeniería de soldadura en el ámbito de la construcción de equipos y la metalurgia de los materiales de aporte ofrece posibilidades para obtener capas superficiales que proporcionen propiedades extremas especiales, por ejemplo: recubrimientos de barrera térmica, capas de gradiente, capas de alta dureza, capas resistentes al desgaste, la erosión y la corrosión o recubrimientos biocompatibles [1, 3-8]. Una de las tecnologías modernas de ingeniería de superficies que garantiza capas superficiales de alta calidad es el proceso de pulverización por arco de alambre, en el que la pulverización de la capa metálica se realiza sin fundir el material base, la capa se une mecánica o adhesivamente con el material base, un par de alambres metálicos sólidos o tubulares se alimentan a velocidad constante y se funden mediante calor de arco eléctrico con corriente y voltaje controlados con precisión, Figura 1 [9].

El material de relleno fundido se atomiza mediante aire comprimido y se lanza sobre la superficie del metal base. Las partículas fundidas de los alambres golpean el metal base y se solidifican tras un enfriamiento rápido. El proceso de pulverización por arco de alambre garantiza revestimientos de alta calidad caracterizados por una baja porosidad y una adhesión o unión mecánica muy fuerte al metal base, y se aplica con éxito en la industria moderna en la producción de piezas nuevas o como proceso de reparación de piezas desgastadas [1, 9].