Desarrollo de recubrimientos nanoestructurados de Al2O3 y Al2O3-TiO2 depositados mediante proyección térmica oxiacetilénica, como una posible alternativa para la sustitución del cromoduro

Abstract

RESUMEN : La presente investigación tiene como propósito desarrollar mediante proyección térmica recubrimientos que por sus características técnicas puedan ser una alternativa a los recubrimientos de cromoduro electrolítico que aún son ampliamente usados en Colombia para proteger superficies expuestas a corrosión y desgaste, a pesar de lo nociva que resulta su producción para el medio ambiente y la salud humana. El cromo hexavalente utilizado en el depósito de los recubrimientos se encuentra en la lista de los materiales tóxicos, de acuerdo a la Agencia de Protección Ambiental (EPA). En la literatura se encuentran varios tipos de recubrimientos que han sido propuestos como sustitutos de los recubrimientos de cromoduro convencionales, destacando los recubrimientos de WC-10Co-4Cr depositados por HVOF (en inglés High Velocity Oxigen-Fuel), no obstante, su costo general es elevado, lo que hace que su implementación local sea difícil. Debido a lo anterior, en esta investigación se propone el desarrollo de recubrimientos cerámicos depositados por proyección por llama oxiacetilénica como reemplazo del cromoduro. La proyección por llama y las materias primas cerámicas empleadas en el depósito de los recubrimientos desarrollados, presentan características que los convierten en candidatos para el reemplazo del cromoduro, entre las cuales se destacan el bajo costo, el bajo impacto ambiental y el buen desempeño al desgaste. En este trabajo de investigación se depositaron recubrimientos de alúmina y alúmina-titania de estructura bimodal por proyección térmica por llama oxiacetilénica, a partir de polvos aglomerados disponibles comercialmente y nanométricos aglomerados en el Laboratorio de Mineralurgia de la Universidad de Antioquia, mediante secado por aspersión y peletización en tambor rotatorio, buscando encontrar condiciones para producir los recubrimientos de la manera más económica y cumpliendo con las exigencias técnicas suficientes para sustituir al cromoduro. Los recubrimientos fueron evaluados a nivel estructural, mecánico y a su vez se determinó su desempeño al desgaste por contacto deslizante y su capacidad protectora frente a la corrosión, estableciendo una relación de causalidad en el desempeño de los recubrimientos. Los recubrimientos de Al2O3-13 % en peso de TiO2 elaborados a partir de materias primas comerciales (AT13C) y peletizadas en el laboratorio (AT13P), muestran una alta resistencia al desgaste por contacto deslizante, asociada principalmente a la naturaleza de su estructura bimodal y a las condiciones de procesamiento de la materia prima. De igual manera se encontró que su capacidad de protección frente a la corrosión aumenta con el tiempo de exposición de los recubrimientos al electrolito, lo cual es el resultado de un efecto de bloqueo que produce una cantidad limitada de productos de corrosión provenientes del sustrato y de sus defectos estructurales que inicialmente actúan como canales de acceso de los iones agresivos que atacan la muestra. Los resultados de los análisis muestran que estos recubrimientos desde el punto de vista técnico son candidatos promisorios en el reemplazo del cromoduro.