¿Cómo pueden los tratamientos posteriores a la deposición como la remeliación o el sellado láser mejorar la corrosión y la resistencia al desgaste de los recubrimientos de aerosol térmicos cerámicos?

Tratamientos posteriores a la deposición como remelerio láser y caza de focas son críticos para optimizar el rendimiento de los recubrimientos de aerosol térmicos cerámicos, particularmente para mejorar su resistencia a la corrosión y resistencia al desgaste . Estos recubrimientos, a menudo aplicados por técnicas como pulverización en plasma o pulverización de oxi-combustible de alta velocidad (HVOF), poseen inherentemente cierto grado de porosidad, microcracks y límites interlamelares, que pueden servir como sitios de iniciación para la corrosión y la degradación mecánica. Los tratamientos posteriores a la deposición abordan estas vulnerabilidades y mejoran significativamente la durabilidad general del recubrimiento.

1. Remel para láser

Remelerio láser Implica escanear un haz láser de alta potencia enfocado en la superficie del recubrimiento de cerámica para inducir la fusión localizada seguida de una rápida solidificación. Este proceso altera la microestructura de la superficie de recubrimiento y proporciona varios efectos beneficiosos:

a. Densificación de la microestructura:
Los recubrimientos de cerámica de aplazados típicamente exhiben estructuras laminares con poros entre placas y microgrietas que surgen del rápido proceso de deposición. Láser Remeling fusiona estas salpicaduras y cierra los poros creando una matriz más continua y cohesiva. La estructura resultante es significativamente más densa, reduciendo las vías para especies corrosivas y partículas abrasivas.

b. Cohesión y adhesión mejoradas:
El remeledado fortalece tanto la cohesión interlamelar dentro del recubrimiento como la adhesión en la interfaz de subtrato de recubrimiento. Esto es particularmente importante para prevenir la delaminación bajo tensiones térmicas o mecánicas en entornos de servicio exigentes como aeroespacial o generación de energía.

do. Homogeneización y refinamiento de grano:
El ciclo térmico de la remeliación láser promueve la homogeneización de fase y puede refinar la estructura del grano, particularmente en los sistemas cerámicos con composiciones de fase complejas. Esto da como resultado propiedades mecánicas y químicas más uniformes en la superficie tratada.

d. Suavizado y endurecimiento de la superficie:
La remeliación láser puede producir una superficie más suave y dura al reducir las asperezas y promover transformaciones microestructurales favorables. Esto es beneficioso en aplicaciones donde se requiere baja rugosidad de la superficie y alta dureza, como interfaces de sellado o componentes giratorios de alta velocidad.

mi. Reducción de tensiones residuales:
Al controlar los gradientes térmicos durante la remeliación, es posible aliviar o redistribuir las tensiones residuales dentro del recubrimiento. Esto contribuye a una mayor estabilidad mecánica y reduce la probabilidad de propagación de grietas bajo carga cíclica.

2. Tratamientos de sellado

Caza de focas es un método utilizado para impregnar la estructura porosa del recubrimiento cerámico con un material secundario, como polímeros, óxidos inorgánicos o compuestos organo-silicio híbridos. El objetivo es bloquear la porosidad abierta y las microgrietas que permanecen después de rociar o remelizar.

a. Reducción de porosidad y formación de barrera:
Los selladores penetran en la porosidad abierta y las microcracks y, al curarse, forman una capa de barrera continua. Esta barrera evita la entrada de humedad, oxígeno, sales y otros agentes corrosivos que de otro modo alcanzarían el sustrato e iniciarían la corrosión.

b. Mejora de la resistencia a la corrosión:
En entornos agresivos, como los sistemas marinos, de procesamiento químico o de combustión, los recubrimientos sellados son significativamente más resistentes al ataque químico. El sellador actúa como una capa pasivadora, evitando la penetración de electrolitos y la oxidación del sustrato.

do. Resistencia al desgaste mejorada:
El sellado reduce el riesgo de alojamiento de partículas abrasivas dentro de la estructura porosa, lo que de otro modo puede conducir a micro-fractura y eliminación de material bajo carga mecánica. Un recubrimiento sellado también tiene una mayor integridad estructural, lo que resulta en un rendimiento mejorado bajo desgaste de deslizamiento, impacto o erosión.

d. Compatibilidad y personalización:
Se pueden seleccionar diferentes selladores en función de las condiciones de servicio. Para aplicaciones de alta temperatura, se prefieren selladores inorgánicos como la sílice derivada de sol-gel o la alúmina debido a su estabilidad térmica. Para temperaturas ambientales o levemente elevadas, los selladores a base de polímeros brindan una protección adecuada con facilidad de aplicación y menor costo.

Tratamientos combinados o secuenciales

En muchos casos, la remeliación y el sellado láser se utilizan en tándem. Una práctica común implica la remeliación láser primero para densificar la estructura y reducir el volumen de porosidad interconectada, seguido de sellado para llenar completamente los micro defectos restantes. Este enfoque híbrido maximiza las propiedades de barrera del recubrimiento mientras mantiene o incluso mejora su robustez mecánica.

Desafíos y consideraciones

Si bien los tratamientos posteriores a la deposición ofrecen beneficios significativos, también vienen con desafíos técnicos que requieren una cuidadosa consideración:

• Sensibilidad térmica: La remeliación láser debe controlarse con precisión para evitar el sobrecalentamiento, lo que puede inducir tensiones térmicas o cambios de fase no deseados en las composiciones cerámicas sensibles a la temperatura.

• Profundidad de penetración del sellador: Para recubrimientos gruesos o altamente porosos, lograr una penetración de sellador completa y uniforme puede ser difícil. Se pueden necesitar múltiples ciclos de sellado o métodos asistidos por vacío.

• Adhesión de selladores: La compatibilidad entre la matriz de cerámica y el sellador determina la estabilidad a largo plazo del tratamiento. La adhesión inadecuada o la desajuste térmica pueden conducir a la delaminación o agrietamiento de la capa de sellador durante el servicio.

• Requisitos específicos de la aplicación: La elección y la secuencia de tratamientos deben adaptarse al entorno operativo, incluida la temperatura, la presión, la exposición química y la carga mecánica. Por ejemplo, las cuchillas de la turbina requieren estabilidad térmica, mientras que los reactores químicos priorizan la inercia química.

Conclusión

Los tratamientos posteriores a la deposición, como la remelulación y el sellado con láser, son indispensables para mejorar la corrosión y la resistencia al desgaste de recubrimientos de aerosol térmicos cerámicos . Abordan las limitaciones fundamentales del proceso de pulverización, es decir, porosidad, microcrackes e interfaces débiles, y extienden la vida útil de los componentes que operan en entornos hostiles. Con una selección y optimización adecuadas, estos tratamientos mejoran significativamente la confiabilidad y la funcionalidad de los sistemas recubiertos en una amplia gama de aplicaciones industriales.