Recubrimientos bimodales de WC-co-VC nanoestructurado aplicados por rociado térmico como alternativa del cromo hexavalente para trenes de aterrizaje.

Valladares Hernández, Julio César (2018) Recubrimientos bimodales de WC-co-VC nanoestructurado aplicados por rociado térmico como alternativa del cromo hexavalente para trenes de aterrizaje. Maestría thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

El rociado térmico por oxi-combustible de alta velocidad (HVOF) permite realizar recubrimientos cerámico-metálicos, los cuales combinan la resistencia a altas temperaturas y a la abrasión de los cerámicos con la maleabilidad de los metales. El cromo duro es utilizado en la industria aeronáutica para recubrir diferentes tipos de componentes del tren de aterrizaje (superficie interna de deslizamiento del cilindro) dado sus propiedades contra desgaste y corrosión. Sin embargo, durante la última década se ha incrementado la preocupación respecto a los cromados debido a las consideraciones ambientales, de salud y seguridad asociadas con la manipulación, almacenamiento y desecho del cromo hexavalente (Cr6+). Ante esta exigencia los recubrimientos bimodales de WC-17Co aplicados por rociado térmico HVOF son alternativas a los recubrimientos de cromo hexavalente en los trenes de aterrizaje tanto por su resistencia al desgaste como resistencia a la corrosión y menor impacto ambiental. Se realizaron recubrimientos bimodales de polvo nanoestructurado y microestructurado de WC-Co a diferentes concentraciones con adiciones de VC, sobre placas de acero inoxidable AISI 304 con una pistola híbrida de HVOF. Las muestras se caracterizaron por espectrometría de dispersión de rayos X, microscopia electrónica de barrido, análisis de imágenes, dureza y fricción. Para la evaluación del recubrimiento se empleó un diseño experimental central compuesto para estudiar el efecto del contenido de carburo de vanadio y la concentración de partículas nanoestructuradas sobre las propiedades de dureza, coeficiente de fricción y velocidad de desgaste de los recubrimientos bimodales. Las adiciones de 5 % de VC en combinación con 50 % de concentración de partículas nanoestructuradas en los recubrimientos permitió reducir el coeficiente de fricción en un 27% comparado con el recubrimiento sin adiciones de VC y sin partículas nanoestructuradas, por lo que se mostró que el refinamiento de la microestructura a dimensiones nanométricas y las adiciones de VC influye favorablemente en la resistencia la fricción. El análisis estadístico de la matriz experimental permitió establecer la concentración de 1.36 % de VC y 50 % de partículas nanoestructuradas para obtener recubrimientos con las propiedades mecánicas deseadas. ABSTRACT High Velocity Oxygen Fuel allows ceramic-metallic coatings, which combine the resistance to high temperatures and the abrasion of ceramics with the malleability of metals. High velocity oxi-fuel (HVOF) thermal spray process allows to develope ceramicmetallic coatings, which combine the high temperature resistance and abrasion of ceramics with the malleability of metals. Hard chromium is used in the aeronautical industry to coat different types of components of the landing gear given their wear and corrosion properties. However, over the last decade there has been concerns about chromates due to environmental, health and safety considerations related to the handling, storage and disposal of hard chromium (Cr6+). Due to this requirement, WC-17 Co bimodal coatings applied by thermal spraying are alternatives to hard chromium coatings applied on landing gears for their wear resistance, corrosion resistance and lower environmental impact. Bimodal coatings of WC-Co nanostructured and microstructured powder were made at different concentrations with VC additions on AISI 304 stainless steel plates with a HVOF Sulzer Metco DJH2700 hybrid gun. The samples were characterized by energy dispersive spectrometry, scanning electron microscopy, hardness and wear. To evaluate the coatings a central composite experimental design was used to study the effect vanadium carbide content and nanostructured particles concentration on the hardness, coefficient of friction and wear rate of WC-17Co-VC bimodal coatings. The additions of 5 % of vanadium carbide with 50% of nanostructured particles in the coatings, allowed to reduce the friction coefficient up to 27% compared with the coating without VC additions and nor nanostructured particles, so it was shown that the refinement of the microstructure to the nanometric dimensions and the additions of VC favorably influence the wear resistance. The statistical analysis of the experimental matrix allowed to establish the concentration of 1.36% of VC and 50% of nanostructured particles to obtain coatings with the desired mechanical properties.

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