Deposition of environmentally friendly cermets coatings by cold gas spray techniques

Resumen

En primer lugar, el objetivo principal de este trabajo de investigación fue producir recubrimientos cermets de respetuosos del medio ambiente, matriz libre de Ni y Co, alternativa a WC-Co convencional, por la proyecciones térmicas. WC-Co cermets siempre ha sido uno de los recubrimientos más demandados en aplicaciones anti desgaste y anticorrosión en la industria, pero los problemas ambientales de la matriz de metales (Co y Ni) se han debido a cambios en los procesos convencionales. Estos elementos no son dañinos en su estado fundamental, pero el procesamiento genera cambios en los estados de oxidación que los hacen cancerígenos. Por eso, esta tesis se ha centrado en reemplazar los procesos existentes o utilizar materias primas que son menos nocivas. Por lo tanto, depositar los nuevos cermets en los diferentes sustratos por proyecciones térmicas convencionales o novedosas (CGS) son los principales puntos de motivación de esta tesis. Nadie ha depositado previamente con éxito dicho material por el método CGS o HVOF con las mismas propiedades que el WC-Co convencional, que también fue uno de los principales puntos de motivación. En este trabajo podríamos producir recubrimientos de Ti-TiC con diferentes porcentajes de fase de Carburo por CGS, TiC con aleación metálica de FeCrAlTi por método HVOF, SiC con matrices metálicas de Ti y TiCr por ambas técnicas CGS y HVOF y WC cermet con matriz de metal Ti por técnicas CGS, HVOF y APS. Por eso, los objetivos principales de esta Tesis se titulan "Deposición de respetuoso con el medio ambiente recubrimientos de los cermets por el proyecciones térmicas". Sistema TiC Para los tres polvos Ti-TiC aumentando el SOD de 20 a 40, se ha aumentado la dureza que puede relacionarse con la disminución de la porosidad de los recubrimientos producidos al aumentar la fase de carburo que se puede observar en las imágenes SEM. La mayor resistencia a la adherencia del recubrimiento en relación con Ti-65% TiC puede explicarse por una mayor cantidad de fase de carburo duro. Cuando el polvo impacta en el sustrato, el polvo con mayor cantidad de fase dura deforma más el sustrato y inmerge el sustrato más profundo y como resultado se producirá una unión mecánica más fuerte entre el recubrimiento y el sustrato. A partir de la comparación de la tasa de desgaste de los recubrimientos obtenidos con respecto a diferentes cermet de Ti-TiC, se puede obtener que el Ti-65%TiC mostró mejores propiedades de resistencia al desgaste debido a una mayor dureza y una menor porosidad. El recubrimiento óptimo se obtuvo a una presión de 4 MPa y una temperatura de 900°C relacionada con Ti-65%TiC y al aumentar la temperatura por encima de 900°C hasta 1000°C hubo una deposición pero el recubrimiento era frágil y completamente craqueado. A la presión por encima de 4 MPa y la temperatura de 1100°C no hubo deposición en absoluto. El recubrimiento obtenido relacionado con TiC-FeCrAlTi por HVOF y el uso de H2 y Propileno mostró mejores propiedades micro estructúrales y mecánicas que Ti-TiC, aunque mediante el uso de Propileno fue ligeramente mejor en el valor de dureza del recubrimiento obtenido Sistema SiC No hubo diferencias significativas entre las propiedades micro estructúrales de los recubrimientos obtenidos relacionados con estos polvos por el método CGS, ambos recubrimientos tenían una dureza de aproximadamente 500 HV. Para mejorar las propiedades micro estructúrales del recubrimiento relacionado con Ti-SiC, especialmente la dureza, el recubrimiento pasó por el tratamiento térmico (recocido a 750°C). La microestructura de los resfriados rezó Ti-SiC se modificó significativamente debido a que las interfaces entre las partículas de polvo depositadas tendieron a desaparecer y se formó un enlace metalúrgico más fuerte [61-63]. Recubrimiento Ti-SiC por HVOF presentó mayor valor de la dureza que el de CGS principalmente debido a la descomposición del polvo de Ti-SiC durante el proceso y el efecto por lo tanto, el endurecimiento de SiO2 fase. .Además de una mayor dureza, el recubrimiento HVOF era más frágil (menos valor de tenacidad a la fractura) que el CGS debido al menor contenido en matriz Ti dúctil y y la presencia de la fase de SiO2 formada frágil y dura durante el proceso de proyección HVOF. El menor valor de la tenacidad a la fractura en el recubrimiento por HVOF se puede atribuir al hecho de que durante el proceso del CGS el polvo no está sujeto a cambios de fase y no se produce el drenaje de la matriz metálica libre dúctil en la microestructura. El Ti presente en el recubrimiento se mantiene y actúa como un elemento dúctil, mejorando así la tenacidad a la fractura del recubrimiento de CGS. La tasa de desgaste significativamente menor del recubrimiento de Ti-SiC por CGS que HVOF puede explicarse por el mayor valor de la tenacidad a la fractura de los recubrimientos obtenidos por CGS a pesar del mayor valor de dureza del recubrimiento obtenido por HVOF. Use comparación tasa de recubrimiento formado relacionada con TiCr-SiC por HVOF y el uso de H2 y Ti-SiC por HVOF y el uso de propileno mostró que el recubrimiento relacionada a TiCr-SiC tenía mejor resistencia al desgaste que Ti-SiC debido a la porosidad de menos formado en recubrimiento especialmente sobre la parte superior del recubrimiento que estaba en contacto con la rueda de caucho también se puede explicar por los resultados de la tenacidad a la fractura de los recubrimiento que el recubrimiento de TiCr-SiC tenía más valor de tenacidad a la fractura que el de Ti-SiC por HVOF. Sistema de WC Ti-WC (400 HV) se depositó sobre el sustrato de acero por HVOF y se obtuvo un con una dureza de casi 900HV. El recubrimiento producido mediante el uso de propileno tenía una dureza mayor que el producido mediante el uso de H2 aunque el espesor de recubrimiento para ambos recubrimientos no era lo suficientemente gruesa. Este polvo se proyectó sobre el sustrato de acero con una capa de recubrimiento de titanio por CGS para aumentar la adhesión entre las partículas de polvo y la superficie del sustrato y después de obtener el recubrimiento, la muestra pasó por el tratamiento térmico posterior por parte de MBN (HT Temperatura: 650 ° C, isoterma HT: 60 minutos, Rampa: 5 (°C/min), Atmósfera: vacío) para aumentar la dureza del recubrimiento. Después de HT, la dureza del revestimiento alcanzó un valor de 1200HV a partir de 750, que fue considerable. La mayor dureza de CGS Ti-WC que HVOF puede explicarse debido a la descarburación de partículas de WC durante la proyección, ya que las partículas están expuestas a un ambiente caliente y generalmente rico en oxígeno. Como resultado, W2C y dependiendo de las condiciones de transformación se forma incluso W, así como CO y CO2 volátil. Desde recubrimientos Ti-WC (650 HV) y (1500 HV) producidos por la técnica APS, pero eran tan porosos.