Resistencia al desgaste abrasivo de recubrimientos producidos por proyección térmica para aplicaciones navales

Abstract

El presente trabajo estudia la resistencia al desgaste abrasivo de dos tipos de recubrimientos a base níquel. El primero, Metaceram 23075 con agregados cerámicos de carburo de tungsteno y cobalto WC/Co y el segundo, Nitec 10224 con adiciones de hierro, boro y silicio; aplicados sobre los sustratos de fundición gris y bronce fosforado, mediante la técnica de proyección térmica a la llama. En la primera etapa se muestra la construcción y puesta a punto del equipo para ensayos de desgaste abrasivo con arena seca y rueda de caucho, según norma ASTM G-65. Allí se describen los componentes del equipo, de los cuales algunos fueron adquiridos comercialmente y otros fueron construidos. Enseguida se realizó la calibración de variables como diámetro y dureza del recubrimiento de caucho, tamaño de grano, humedad y flujo del abrasivo, velocidad del motor y fuerza ejercida sobre la probeta. En la segunda etapa se depositaron los recubrimientos Metaceram y Nitec sobre los dos sustratos preparados superficialmente por los tres métodos: granalla, arena y pulido; y se les realizó un análisis morfológico y microestructural. En la tercera etapa se validó el funcionamiento del equipo según procedimiento B de la norma en mención, realizando los ensayos de desgaste abrasivo, sobre los dos sustratos y los dos recubrimientos, presentándose repetitividad en los resultados para cada material. Posteriormente fueron aplicados métodos estadísticos para determinar el coeficiente de variación, el cual estuvo por debajo del límite máximo permitido en la norma (6%). Finalmente se efectuó el análisis de las huellas de desgaste obtenidas por microscopía electrónica de barrido y por Microscopía Laser Confocal. Los resultados mostraron que para los dos recubrimientos aplicados sobre la fundición gris se obtuvo una capa homogénea y con buena adherencia, mientras que para el caso del sustrato en bronce, se presentó desprendimiento de la capa y una adherencia muy pobre. La mayor resistencia al desgaste abrasivo se obtuvo con el Metaceram depositado sobre la fundición gris y el mecanismo de desgaste para este revestimiento fue una combinación de microarado, microfatiga y microagrietamiento. Para el Nitec, el mecanismo fue mucho más agresivo, presentándose el microarado y microcorte.

Abstract: This work studies the abrasive wear resistance of two types of nickel-based coatings. The first ceramic aggregate Metaceram 23075 with tungsten carbide and cobalt, WC / Co and the second additions Nitec 10224 with iron, boron and silicon; applied on the substrates of cast iron and phosphor bronze, using the technique of thermal flame spraying. In the first phase the construction and startup of equipment for abrasive wear tests with dry sand rubber wheel is shown, according to ASTM G-65. There the Parts, some of which were purchased commercially and others were constructed are described. Then the calibration variable as the diameter and hardness of the rubber coating, particle size, moisture and abrasive flow, engine speed and force applied to the probe was performed. In the second phase, Nitec and Metaceram coatings on both substrates surface prepared by the three methods were deposited: grit, sand and polish; and its a morphological and microstructural was studied. Below the operation of the equipment was validated according to procedure B of the standard references, performing on the two substrates and the two coatings, abrasive wear testing repeatability presenting the results for each material. They were then applied statistical methods to determine the coefficient of variation, which was under maximum limit allowed in the standard (6%). Finally, the analysis of scars wear obtained by Scanning Electron Microscopy and Confocal Laser Microscopy was performed. The results showed that for both coatings on the cast iron and a homogeneous layer with good adherence was obtained, while for the case of the bronze substrate, release layer and showed low adhesion. Most abrasive wear resistance was obtained with Metaceram deposited on gray cast iron and wear mechanism for this coating was a combination of plowing, microfatigue, and microcracking. For Nitec, the mechanism was much more aggressive presenting plowing and cutting.