ES2299458T3 - Metodo de recubrimiento de superficie resistente a desgaste y/o corrosion y medios para la realizacion del mismo. - Google Patents

Metodo de recubrimiento de superficie resistente a desgaste y/o corrosion y medios para la realizacion del mismo. Download PDF

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Abstract

Un método para la producción de recubrimientos de superficie resistentes a desgaste y/o corrosión por proyección térmica de aleaciones de acero sobre componentes de aleaciones de acero de aleación pobre usando alambres tubulares que se componen de una carcasa de acero y un relleno en forma de polvo, que contiene los componentes del recubrimiento de superficie que le faltan a la carcasa de acero, de manera que la aleación resultante contiene * del 26 al 34% en peso de cromo, * del 4 al 8 % en peso de silicio, * del 1 al 2,5% en peso de boro, * del 1 al 7,5% en peso de molibdeno, * del 1 al 4% en peso de manganeso, * hasta el 0,15% en peso de carbono, * hasta el 30% en peso de níquel, y el resto, sin embargo, al menos el 10% en peso, hierro, incluyendo las contaminaciones inevitables.

Description

Método para la producción de recubrimientos de superficie resistentes a desgaste y/o corrosión y medios para la realización del mismo.
La presente invención tiene como objeto un método para la producción de recubrimientos de superficie resistentes a desgaste y/o corrosión por proyección térmica de aleaciones de acero.
Además, la invención se refiere a medios para la realización del método.
A partir del documento DE-A-198 03 084 se conoce un método genérico en el que se describe el uso de polvo de una aleación de acero con más del 20 al 50% de cromo, más del 3 al 10% en peso de silicio, donde el resto es hierro incluyendo contaminaciones inevitables, para el recubrimiento térmico de partes metálicas, que durante el funcionamiento están expuestas al ataque corrosivo por medios que contienen cloro y/o cloruro y/o sulfato. Por tanto, se trata particularmente de recubrimientos de componentes metálicos que se deben usar en medios calientes que contienen cloro y/o cloruro y/o sulfato, a modo de ejemplo, en la eliminación térmica de basura o el refinado de
cobre.
Las aleaciones de hierro-cromo-silicio para el recubrimiento se producen, a modo de ejemplo, por atomización directa de la colada de aleación o por fundición de goteo por inducción de electrodos con forma de barra a partir de la aleación correspondiente. El polvo se aplica por métodos de proyección térmica, y de hecho, mediante proyección a la llama incluyendo proyección a la llama a alta velocidad.
En la tecnología de proyección de polvo se funde la materia prima en forma de polvo en una fuente térmica rica en energía y se proyecta mediante medios adecuados en forma de finas gotitas sobre la superficie del componente.
Sin embargo, más sencilla, más económica y más fácil de reproducir con respecto a los grosores de capa es la denominada tecnología de proyección con alambre, en la que el alambre se funde en una fuente térmica rica en energía y se pulveriza mediante medios adecuados en forma de finas gotitas sobre la superficie del componente.
Las aleaciones útiles de acuerdo con el documento DE-A-198 03 084, sin embargo, no son adecuadas para ser procesadas hasta un alambre, por lo que hasta ahora solamente se ha podido usar la tecnología de proyección de polvo.
La invención se ha planteado en primer lugar el objetivo de producir recubrimientos de acuerdo con el documento DE-A-198 03 084 de forma más sencilla, económica y fiable y también usar al mismo tiempo la tecnología de proyección con alambre. Además, se ha planteado el objetivo de desarrollar la protección contra corrosión incluso en otros ámbitos de aplicación.
Este objetivo se ha resuelto ahora por un método de acuerdo con la reivindicación 1, es decir, un método en el que la proyección se realiza usando alambres tubulares que se componen de una carcasa de acero y un relleno en forma de polvo, que contiene los componentes de la aleación que le faltan a la carcasa de acero del recubrimiento de la superficie.
La carcasa de estos alambres tubulares se compone preferiblemente de un tubo sin soldadura, un tubo soldado o una cinta plegada.
El relleno del alambre tubular se compone preferiblemente de hierro, cromo, silicio, boro, molibdeno, niobio, manganeso, carbono, níquel, cobalto, cerio, hafnio, circonio y/o itrio.
La dimensión de la carcasa y la cantidad del relleno del alambre tubular se ajustan preferiblemente de tal manera entre sí que la aleación resultante se compone de
\bullet
26 - 34% en peso de cromo
\bullet
48% en peso de silicio
\bullet
1 - 2,5% de boro
\bullet
1 - 7,5% en peso de molibdeno
\bullet
del 1 al 4% en peso de manganeso
\bullet
hasta el 0,15% en peso de carbono
\bullet
hasta el 30% en peso de níquel
y el resto, sin embargo, al menos el 10% en peso, hierro, incluyendo las contaminaciones inevitables.
Se prefieren particularmente alambres tubulares en los que la aleación resultante contiene adicionalmente
\bullet
hasta el 5% en peso de niobio,
\bullet
hasta el 4% en peso de cobalto,
\bullet
hasta el 0,5% en peso de cerio,
\bullet
hasta el 0,5% en peso de hafnio,
\bullet
hasta el 0,5% en peso de circonio,
\bullet
hasta el 1% en peso de itrio.
Son particularmente preferidas las aleaciones resultantes que contienen
\bullet
2 - 4% en peso de manganeso.
El método que usa los alambres tubulares especiales se realiza preferiblemente en la proyección con alambre de arco eléctrico o la proyección con alambre a la llama, aunque también se tienen en consideración la proyección con alambre de arco eléctrico a alta velocidad y proyección con alambre a la llama a alta velocidad.
También son objeto de la presente invención los alambres tubulares para la realización del método que se componen de una carcasa de acero y un relleno en forma de polvo, que contiene los componentes del recubrimiento de la superficie que le faltan a la carcasa de acero. Preferiblemente se trata de alambre tubular en el que la carcasa y el relleno contienen conjuntamente
\bullet
del 26 al 34% en peso de cromo,
\bullet
del 4 al 8% en peso de silicio,
\bullet
del 1 al 2,5% en peso de boro,
\bullet
del 1 al 7,5% en peso de molibdeno,
\bullet
del 1 al 4% en peso de manganeso,
\bullet
hasta el 0,15% en peso de carbono,
\bullet
hasta el 30% en peso de níquel,
y el resto, sin embargo, al menos el 10% en peso, hierro, incluyendo las contaminaciones inevitables.
Finalmente se prefieren particularmente los alambres tubulares en los que la carcasa y el relleno contienen conjuntamente
\bullet
hasta el 5% en peso de niobio,
\bullet
hasta el 4% en peso de cobalto,
\bullet
hasta el 0,5% en peso de cerio,
\bullet
hasta el 0,5% en peso de hafnio,
\bullet
hasta el 0,5% en peso de circonio,
\bullet
hasta el 1% en peso de itrio.
Finalmente se comprobó que los recubrimientos de superficie producidos de acuerdo con la invención también se pueden utilizar en el ámbito de la protección contra corrosión para medios húmedos que contienen sal a temperatura ambiente. Se pueden mejorar con respecto a sus características mediante sellado adicional con una resina epoxi de dos componentes. Este resultado fue sorprendente ya que el sellado con recubrimientos de superficie habituales, a modo de ejemplo, basados en resinas de baquelita solubles en acetona no conduce a mejora adicional de las características. Hasta ahora no hay explicación para estas diferentes características con recubrimientos habituales y con resinas epoxi de dos componentes.
El método de acuerdo con la invención y los alambres tubulares usados para ello se explican con más detalle en los siguientes ejemplos.
Ejemplos
Se produjeron alambres tubulares compuestos por una carcasa y un relleno de polvo, donde la carcasa y el relleno han conducido, por longitud del alambre, a las siguientes composiciones:
OSU 3552
Fe 29,00 Cr 5,00 Si 1,00B 3,50 Mn 1,10 Ni 1,30 Mo 0,060 C.
Se recubrieron chapas de ensayo con las dimensiones 100 x 50 x 2 mm (ST37) una vez con mayor grosor y otra vez con menor grosor con un aparato de proyección por arco eléctrico y además se volvieron a sellar parcialmente con un barniz anticorrosivo. Para la comparación se recubrieron chapas de ensayo con una aleación base de níquel, OSU 0602. Se trata de un alambre de soldadura disponible en el mercado pero caro de la materia prima 2.4831 con el análisis de referencia (en % en peso) Ni: \geq 60 Cr: 20-22, Fe: \leq 2,0, C: \leq 0,05, Mn: \leq 0,5, Si: \leq 0,5, Mo: 8-10,0, Co \leq 1,0; Al \leq 0,3; Ti: \leq 0,4; Nb: \leq 3,2 - 4,1.
De este modo se ensayaron las siguientes muestras:
1.
Capa OSU 3552 delgada, no sellada
2.
Capa OSU 3552 gruesa, no sellada
3.
Capa OSU 3552 delgada, sellada con laca de baquelita soluble en cetona (OSU P10)
4.
Capa OSU 3552 gruesa, sellada con OSU P10
5.
Capa OSU 3552 delgada, sellada con resina epoxi de dos componentes (OSU OS)
6.
Capa OSU 3552 gruesa, sellada con OSU OS
7.
Capa OSU 0602 delgada, no sellada
8.
Capa OSU 0602 gruesa, no sellada
9.
Capa OSU 0602 delgada, sellada con OSU P10
10.
Capa OSU 0602 gruesa, sellada con OSU P10
11.
Capa OSU 0602 delgada, sellada con OSU OS
12.
Capa OSU 0602 gruesa, sellada con OSU OS.
Las muestras se almacenaron hasta 3 semanas en el ensayo en niebla salina de acuerdo con la DIN 50021 SS. La investigación dio como resultado que con un recubrimiento con las aleaciones OSU 0602 y OSU 3552 delgado y grueso incluso después de 21,5 horas se había desarrollado óxido rojo plano sobre las muestras. Para la comparación adicional se ensayaron placas de Alloy 25 compacto y Alloy 316. Estas aleaciones tienen la siguiente composición:
Alloy 625
2.4856, Ni Cr22 Mo9 Nb
Alloy 316
acero 316 L, 1.4430, X2 CrNiMo 19 12.
Se trata de materiales muy caros pero generalizados, resistentes a la corrosión en el ensayo en niebla salina.
Los recubrimientos con OSU 0602 y los precintos con una resina de baquelita disuelta en cetona y un barnizado con epoxi de dos componentes tampoco mostraron modificaciones después de tres semanas, mientras que los recubrimientos con la aleación OSU 3552 gruesos y delgados con un precinto con una resina de baquelita disuelta en cetona mostraron óxido rojo plano incluso después de 21,5 horas. Con un sellado con una resina epoxi de dos componentes después de 21,5 horas no se observó ninguna modificación y solamente después de una semana apareció óxido rojo plano.
Las capas de proyección a partir de la materia prima OSU 3552, por tanto, ya son bastante resistentes contra el medio corrosivo con un sellado adecuado. Estas muestras selladas con la baquelita disuelta en acetona fallan claramente antes que selladas con el epoxi de dos componentes. Por el contrario, las capas de proyección con el OSU 0602 caro con diferentes grosores de capa son más resistentes frente a esto con ambos tipos de sellado en el entorno de niebla salina de acuerdo con la DIN 50021 SS.

Claims (7)

  1. \global\parskip0.940000\baselineskip
    1. Un método para la producción de recubrimientos de superficie resistentes a desgaste y/o corrosión por proyección térmica de aleaciones de acero sobre componentes de aleaciones de acero de aleación pobre usando alambres tubulares que se componen de una carcasa de acero y un relleno en forma de polvo, que contiene los componentes del recubrimiento de superficie que le faltan a la carcasa de acero, de manera que la aleación resultante contiene
    \bullet
    del 26 al 34% en peso de cromo,
    \bullet
    del 4 al 8% en peso de silicio,
    \bullet
    del 1 al 2,5% en peso de boro,
    \bullet
    del 1 al 7,5% en peso de molibdeno,
    \bullet
    del 1 al 4% en peso de manganeso,
    \bullet
    hasta el 0,15% en peso de carbono,
    \bullet
    hasta el 30% en peso de níquel,
    y el resto, sin embargo, al menos el 10% en peso, hierro, incluyendo las contaminaciones inevitables.
  2. 2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la carcasa se compone de un tubo sin soldadura, un tubo soldado o de una cinta plegada.
  3. 3. El método de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el relleno contiene hierro, cromo, silicio, boro, molibdeno, niobio, manganeso, carbono, níquel. cobalto, cerio, hafnio, circonio y/o itrio.
  4. 4. El método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la aleación resultante contiene además
    \bullet
    hasta el 5% en peso de niobio,
    \bullet
    hasta el 4% en peso de cobalto,
    \bullet
    hasta el 0,5% en peso de cerio,
    \bullet
    hasta el 0,5% en peso de hafnio,
    \bullet
    hasta el 0,5% en peso de circonio,
    \bullet
    hasta el 1% en peso de itrio.
  5. 5. El método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el alambre tubular se proyecta por proyección con alambre por arco eléctrico o por proyección con alambre a la llama.
  6. 6. El método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el recubrimiento de superficie proyectado se sella adicionalmente con una resina epoxi de dos componentes.
  7. 7. El alambre tubular para la realización del método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, que se compone de una carcasa de acero y un relleno en forma de polvo, que contiene los componentes del recubrimiento de superficie que le faltan a la carcasa de acero y la carcasa y el relleno contienen conjuntamente
    \bullet
    del 26 al 34% en peso de cromo,
    \bullet
    del 4 al 8% en peso de silicio,
    \bullet
    del 1 al 2,5% en peso de boro,
    \bullet
    del 1 al 7,5% en peso de molibdeno,
    \bullet
    del 1 al 4% en peso de manganeso,
    \bullet
    hasta el 0,15% en peso de carbono,
    \bullet
    hasta el 30% en peso de níquel,
    y el resto, sin embargo, al menos el 10% en peso, hierro, incluyendo las contaminaciones inevitables.
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