¿En qué se diferencian el rociado por plasma y el EB-PVD en los métodos de aplicación de barreras té...
Diferencias Fundamentales entre el Rociado por Plasma y el EB-PVD
El rociado por plasma y la deposición física de vapor por haz de electrones (EB-PVD) son ambos métodos probados para aplicar recubrimientos de barrera térmica (TBCs), pero producen estructuras de recubrimiento y niveles de rendimiento fundamentalmente distintos. El rociado por plasma es más rápido y rentable, mientras que el EB-PVD produce recubrimientos columnares altamente diseñados con una tolerancia a la deformación superior para las condiciones extremas que se encuentran en los sistemas de propulsión de aeroespacial y aviación y en las turbinas de generación de energía de alta eficiencia.
Aplicación por Rociado de Plasma
El rociado por plasma utiliza un chorro de plasma de alta energía para fundir polvos cerámicos y propulsarlos sobre el sustrato. Esto crea una estructura de recubrimiento laminar, ligeramente porosa, que ofrece un excelente aislamiento pero una elasticidad limitada. Es eficaz para componentes fabricados mediante fundición de cristales equiaxiales de superaleación donde se espera un ciclo térmico moderado. Sin embargo, debido a su estructura en capas, los recubrimientos rociados por plasma pueden desarrollar microgrietas y requerir refuerzo mediante postratamiento como el prensado isostático en caliente (HIP).
Aplicación EB-PVD
El EB-PVD vaporiza materiales cerámicos al vacío utilizando un haz de electrones y los condensa sobre la superficie del componente, formando una microestructura columnar. Esta estructura permite la deformación elástica durante cambios rápidos de temperatura, mejorando significativamente la resistencia a las grietas y la durabilidad frente al desprendimiento. El EB-PVD es ideal para álabes de turbina y partes de la sección caliente producidas mediante fundición de cristal único y fundición direccional de superaleación, donde la fiabilidad y la resistencia a la fluencia son críticas.
Aunque el EB-PVD requiere equipos de vacío y es más costoso, proporciona una adhesión y tolerancia a la deformación superiores para componentes rotativos de alta velocidad que operan por encima de los 1100 °C.
Integración con los Procesos
Antes del recubrimiento, los sustratos se preparan utilizando mecanizado CNC de superaleación de precisión y acondicionamiento de superficie. Después de la aplicación, las pruebas y análisis de materiales verifican la densidad del recubrimiento, la fuerza de adhesión, la distribución de poros y la resistencia térmica antes del despliegue.
Resumen
El rociado por plasma es económico y adecuado para entornos moderados, mientras que el EB-PVD produce recubrimientos columnares de alto rendimiento para componentes expuestos a gradientes térmicos severos y estrés mecánico.
