Preparación de recubrimientos de níquel-cromo-cromo-carburo mediante pulverización supersónica

La pulverización supersónica es una tecnología avanzada de ingeniería de superficies que utiliza chorros de alta temperatura y alta velocidad para fundir total o parcialmente materiales de recubrimiento y luego depositarlos sobre la superficie de un sustrato a alta velocidad para formar un recubrimiento de alto rendimiento. Entre estos, los recubrimientos de níquel-cromo/carburo de cromo preparados mediante pulverización supersónica con llama son especialmente utilizados en aplicaciones industriales.

I. Principios técnicos La tecnología de pulverización de llama supersónica utiliza la combustión intensa de combustible (como queroseno, propano o hidrógeno) con oxígeno a alta presión en una cámara de combustión para generar una corriente de gas a alta temperatura y alta presión. Esta corriente de gas se acelera a velocidades supersónicas al pasar por una boquilla Laval especialmente diseñada, formando un chorro estable de alta velocidad. El polvo compuesto de aleación de níquel-cromo y carburo de cromo utilizado en el proceso de pulverización se alimenta a este chorro, se calienta rápidamente a un estado fundido o semifundido e impacta la superficie del sustrato pretratado (p. ej., pulido con chorro de arena) a velocidades extremadamente altas (normalmente superiores a 600 m/s). Las partículas fundidas se aplanan sobre el sustrato, se enfrían rápidamente, se apilan y solidifican, formando finalmente un recubrimiento de cermet denso y firmemente adherido.

II. Características del recubrimiento del núcleo. El recubrimiento de níquel-cromo/carburo de cromo preparado mediante este proceso posee las siguientes propiedades excepcionales:

Excelentes propiedades mecánicas: El recubrimiento combina una alta dureza con una buena tenacidad. Su microdureza suele oscilar entre 760 HV y 995 HV. La aleación de níquel-cromo, que actúa como fase aglutinante, proporciona una excelente tenacidad y resistencia de adhesión, mientras que la fase dura de carburo de cromo disperso constituye el principal soporte resistente al desgaste. La resistencia de adhesión media entre el recubrimiento y el sustrato supera los 60 MPa.

Microestructura densa: Debido a la altísima velocidad de las partículas pulverizadas, estas se deforman completamente al impactar, lo que genera una superposición compacta y permite controlar la porosidad del recubrimiento a un nivel extremadamente bajo del 1-2 %. Una baja porosidad es clave para la excelente resistencia a la corrosión y a la oxidación del recubrimiento.

Rendimiento superior a altas temperaturas: Este recubrimiento mantiene un rendimiento estable durante un largo periodo dentro de un rango de temperatura de funcionamiento de 538 °C a 900 °C. Presenta una alta retención de dureza a altas temperaturas y una significativa resistencia a la oxidación y la erosión por gases. Estudios demuestran que, a una temperatura ambiente de 620 °C, su resistencia a la erosión por partículas sólidas es de varias a diez veces superior a la de los sustratos de acero convencionales resistentes al calor.

Buena resistencia ambiental: La fase aglutinante de aleación de níquel-cromo posee buena resistencia a la oxidación y la corrosión. Al combinarse con carburo de cromo, el recubrimiento resiste eficazmente la oxidación a alta temperatura, la corrosión por azufre y la erosión causada por diversas pulverizaciones salinas y medios químicos.

III. Principales áreas de aplicación

Aeroespacial: Se utiliza para sellos resistentes al desgaste y a la abrasión en componentes del extremo caliente, como álabes de compresores de motores y carcasas de turbinas.

Energía y potencia: ampliamente utilizado para la protección contra altas temperaturas y la prolongación de la vida útil de las tuberías de calderas en centrales eléctricas a carbón y a gas, álabes de turbinas de vapor y secciones de transición de turbinas de gas.

Fabricación industrial: se aplica a componentes clave como rodillos metalúrgicos, válvulas de alta temperatura, guías de hornos de sinterización, ejes de bombas petroquímicas y anillos de sello mecánico.

IV. Materiales de carburo de níquel-cromo-cromo adecuados para pulverización supersónica.