Los recubrimientos térmicos con spray se utilizan ampliamente en varias aplicaciones, aunque su preparación para la investigación metalográfica puede ser compleja. ¿Cuáles son los principales retos de la preparación de recubrimientos térmicos con spray, y cómo se pueden solucionar?
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Cómo estimar la porosidad real en un revestimiento pulverizado y preparado metalográficamente sigue siendo un tema de discusión, ya que el esmerilado y el pulido metalográficos, si no se realizan correctamente, pueden introducir artefactos que no formen parte de la estructura de revestimiento.
Por ejemplo, en revestimientos metálicos o cerámicos/metálicos, el metal más blando se arrastra a los poros durante el esmerilado y, si no se pule adecuadamente, puede tapar la verdadera porosidad. En comparación, los revestimientos cerámicos son quebradizos y, durante el esmerilado, se desprenden partículas de su superficie. Si no se pulen correctamente, estas partículas desprendidas podrán malinterpretar una porosidad alta.
En general, las dificultades comunes con la preparación de recubrimientos térmicos con spray en el proceso metalográfico incluyen:
Corte: La sujeción de piezas recubiertas durante el proceso de corte puede introducir fracturas en los revestimientos más frágiles o comprimir los que son muy blandos.
Embutición: Las resinas de embutición en frío con una contracción alta pueden ocasionar daños en los revestimientos con una adhesión débil al substrato; debido a la hendidura de contracción el revestimiento carece del soporte de la resina, lo que puede producir una delaminación del revestimiento durante el esmerilado y pulido.
Esmerilado y pulido: El redondeo de bordes puede generar un pulido irregular y una malinterpretación posterior de la densidad del recubrimiento. Además, el relieve entre el recubrimiento y el substrato crea una sombra que se puede malinterpretar.
Fig. 1: Recubrimiento cerámico pulverizado, con pulido insuficiente
Fig. 2: Mismo recubrimiento que en la Fig. 1, pero pulido correctamente
Fig. 3: El redondeo de bordes puede generar un pulido irregular y una malinterpretación posterior de la densidad del recubrimiento. En ese caso, un pulido incorrecto sugiere menos porosidad en el medio del recubrimiento.
Fig. 4: El relieve entre el recubrimiento y el substrato crea una sombra que se puede malinterpretar. En ese caso, un recubrimiento con spray de carburo sinterizado WC/Co con relieve muestra una línea oscura en interfaz de resina/recubrimiento.
Al seleccionar el disco de corte, el principal factor a considerar es el material del substrato (que normalmente es metálico). No obstante, para evitar daños en las partículas quebradizas del revestimiento, se prefiere el uso de un disco más blando frente a uno más duro, sobre todo al cortar piezas con revestimientos cerámicos. Incluso si el revestimiento es cerámico, esto constituye sólo un pequeño porcentaje del total del área de la sección transversal y no necesita cortarse con un disco de corte de diamante. Normalmente el corte se puede realizar con un disco de óxido de aluminio blando. Si el revestimiento cerámico es muy grueso y denso, se propone utilizar un disco de corte de diamante con ligante de resina como alternativa.
Es posible que las fracturas resultantes del corte aparezcan en el revestimiento tras el pulido final. Si fuera así, se debe volver a esmerilar y pulir la muestra. Si la fractura se debe al corte, por lo general desaparecerá. Si es inherente al revestimiento, volverá a aparecer o aparecerán fracturas en otras áreas del revestimiento.
Consejo: Cómo proteger los revestimientos frágiles o muy blandos
El uso de una pieza fina de espuma de poliestireno entre los dispositivos de sujeción y la muestra puede ayudar a proteger los revestimientos más quebradizos y blandos frente a daños.
Consejo: Cómo evitar la delaminación
Al cortar piezas diferentes a los cupones de prueba, el corte se debe realizar del revestimiento al substrato y no al revés, ya que ello evitará que el disco de corte dañe el revestimiento curvándolo con la posterior delaminación del substrato.
Consejo: Cómo proteger los revestimientos frágiles
Realice la impregnación al vacío con resina epoxi de embutición en frío antes de cortar para proteger los revestimientos frágiles o finos durante el proceso de corte. Las piezas cortadas se pueden volver a embutir antes del esmerilado y pulido.
Fig. 5: Fractura entre un recubrimiento de pulverización por plasma y el substrato, resultante del corte.
Fig. 6: Fracturas introducidas al cortar
Evite la embutición de compresión en caliente ya que daña fácilmente los revestimientos con spray. En su lugar, le recomendamos la embuticiónen frío con resina epoxi (ProntoFix, EpoFix, CaldoFix-2). Las resinas de embutición en frío con una contracción alta pueden ocasionar daños en los revestimientos con baja adherencia al sustrato.
En general, se recomienda utilizar la impregnación al vacío en todos los revestimientos. La profundidad de la impregnación varía según el grado de porosidad y las interconexiones entre los poros. Los revestimientos muy porosos pueden ser más fáciles de impregnar, frente a los más densos, y los revestimientos con una porosidad inferior al 10 % no se impregnarán satisfactoriamente.
Consejo: Cómo distinguir huecos
Puede resultar difícil distinguir huecos rellenos de resina de embutición translúcida o transparente de los elementos estructurales del revestimiento. Por eso es de gran ayuda el uso de tintes fluorescentes (Epodye) en la resina de embutición en frío. Así el tinte teñirá de amarillo los huecos al usar un filtro azul de paso largo y uno naranja de paso corto. (Esta técnica no es aplicable a los revestimientos cerámicos, ya que las cerámicas son translúcidas y la totalidad del revestimiento aparece fluorescente).
Fig. 7: Daño en recubrimiento con spray cerámico debido a embutición de compresión en caliente
Fig. 8: Mismo recubrimiento que en la Fig. 9; embutición en frío
Fig. 9: Recubrimiento de pulverización por plasma WC/Co en campo claro
Fig. 10: Mismo recubrimiento que en la Fig. 11, en luz fluorescente
Los revestimientos metálicos se pueden someter a un pulido fino con un diamante de 1 µm o sílice coloidal (OP-U NonDry) en un paño suave. No se recomienda utilizar la suspensión de sílice coloidal OP-S NonDry en el pulido de revestimientos metálicos ya que se genera demasiado relieve. No obstante, la suspensión OP-S NonDry está indicada para el pulido final de revestimientos cerámicos, ya que ofrece un buen contraste en la estructura.
Al evaluar el método de preparación óptimo, pruebe tanto el esmerilado con carburo de silicio como con diamante. En algunos casos se puede preferir diamante de 1 µm a la sílice coloidal.
Ejemplo 1: Recubrimiento metálico con spray
Fig. 11: Ejemplo 1: Recubrimiento metálico con spray. Después del esmerilado fino
Fig. 12: Ejemplo 1: Recubrimiento metálico con spray. Pulido con 3 µm
Fig. 13: Ejemplo 1: Recubrimiento metálico con spray. Después del esmerilado final
Ejemplo 2: Recubrimiento cerámico con spray
Fig. 14: Ejemplo 2: Recubrimiento cerámico con spray. Después del esmerilado fino
Fig. 15: Ejemplo 2: Recubrimiento cerámico con spray. Pulido con 3 µm
Fig. 16: Ejemplo 2: Recubrimiento cerámico con spray. Después del pulido final