Análisis de la degradación de recubrimientos de barrera térmica mediante espectroscopía de impedancia electroquímica

Resumen

El desarrollo de nuevas aleaciones y sus métodos de fabricación contribuyeron a aumentar la temperatura en servicio de los motores, pero la aparición de recubrimientos de barrera térmica (¿Thermal Barrier Coating¿, TBC), ha sido la contribución más importante en los últimos 30 años. Se trata de recubrimientos cerámicos que actúan como escudo térmico depositados sobre un substrato metálico que permiten un aumento notable de la temperatura en servicio del componente. El precio del producto final con el recubrimiento cerámico aumenta y además se debe desarrollar un plan de inspección aumenta y además se debe desarrollar un plan de inspección para evaluar su estado de degradación. La espectroscopia de impedancia electroquímica (Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS) es una técnica de análisis no destructiva, rápida y reproducible para el estudio de barreras térmicas. La impedancia medida es sensible a los procesos físico-químicos involucrados en la degradación de los recubrimientos. Frecuentemente, la diferencia entre respuestas producidas por diferentes procesos que intervienen en el análisis y sus valores representativos. Este estudio comprende dos sistemas: un recubrimiento de altas prestaciones, preparado para optimizar su comportamiento frente a la oxidación a alta temperatura en condiciones agresivas, como las que experimentan las turbinas de motores aeronáuticos y en centrales térmicas de ciclo combinado, y un recubrimiento adecuado para proteger componentes a temperaturas moderadas como las utilizadas en las centrales térmicas clásicas y motores diesel con un coste económico menor. Se realizaron tratamientos de oxidación isoterma en aire a diferentes temperaturas para provocar su degradación. La evolución microestructural de estos recubrimientos se estudió mediante microscopia electrónica de barrido, difracción de rayos X y microscopia electrónica de transmisión. Las propiedades mecánicas en las diferentes condiciones de degradación se estudiaron mediante indentación instrumentada a diferentes cargas de aplicación. La degradación química y mecánica se correlacionó con los resultados proporcionados por la espectroscopia de impedancia electroquímica, a través de un método novedoso para este tipo de materiales que permite conocer el número de procesos involucrados junto con el valor de los parámetros que los caracteriza