La proyección térmica es una técnica que consiste en proyectar pequeñas partículas fundidas que se unen mecánicamente a una superficie para proveer un tratamiento superficial. Se utiliza habitualmente en la industria automotriz, ingeniería mecánica, aeronáutica, turbinas de gas, imprenta y medicina. El proceso implica fundir partículas que son proyectadas e impactan la superficie para formar una estructura laminar característica.

1. Tecnología De Los
Materiales
Proceso para Obtención
de Recubrimientos por
Proyección Térmica

2. La proyección térmica es una técnica, utilizada en la
fabricación de componentes, que consiste en proyectar
pequeñas partículas fundidas que se unen
mecánicamente a una superficie a tratar. El objetivo es
proveer un tratamiento superficial a las piezas que van
a estar sometidas a condiciones extremas de
rozamiento, desgaste, calor y/o esfuerzos
mecánicos, así como la resistencia a la corrosión.
Su uso es muy habitual en diferentes componentes de
la industria automotriz (válvulas), ingeniería mecánica
(estructuras metálicas), aeronáutica (motores de
turbina), turbinas de gas (álabes), imprenta (cilindros) y
medicina (implantes).
CONCEPTO DE PROYECCIÓN TÉRMICA

3. CONCEPTO DE PROYECCIÓN RECUBRIMEINTO
• Un recubrimiento puede ser definido como "una región superficial de
un material con propiedades diferentes de las del material base". Los
objetivos que se pretenden obtener con el empleo de los
recubrimientos son básicamente reemplazar, modificar y/o lubricar
superficies.
• Las tres principales áreas en las que los recubrimientos han
experimentado grandes avances son: el desgaste, la disminución de la
fricción y las barreras térmicas.
• El uso del recubrimiento permite que el material base sea optimizado
para objetivos tales como resistencia mecánica, ligereza, etc.,
mientras que la superficie es optimizada para la resistencia al
desgaste, a la fricción, o como aislamiento térmico o eléctrico entre
otras aplicaciones.

4. Los aspectos fundamentales del proceso de
proyección se ilustran en la figura la cual
muestra partículas impactándose sobre una
superficie, previamente preparada, para formar
una estructura laminar característica de los
procesos de proyección térmica.
RECUBRIMIENTOS POR PROYECCIÓN TÉRMICA

5. Los rasgos más importantes de un Recubrimiento por
Proyección Térmica (RPT), cuya combinación determina las
propiedades de dicho recubrimiento, incluyen: la estructura
laminar resolidificada, los poros, las inclusiones de óxido, los
granos, las fases presentes, las grietas y las intercaras de
adhesión. La figura ilustra esquemáticamente las características
típicas de un RPT y hace una representación de la morfología de
éste.
Estructura del recubrimiento por proyección térmica
ESTRUCTURAS DE LOS RECUBRIMIENTOS POR PROYECCIÓN
TÉRMICA, PROPIEDADES Y MATERIALES

6. “Splat” es un término que se refiere a una gota/partícula
impactada, tal y como se ilustra en la figura, varios splats
superpuestos y contiguos se adhieren unos sobre otros para formar
una capa continua del recubrimiento. De este modo, el splat es el
elemento básico en la construcción del recubrimiento. Los splats se
forman cuando las partículas previamente fundidas y aceleradas
del recubrimiento, se impactan sobre una superficie previamente
preparada.
Estructura de un splat
1°SPLA
T

7. Las acciones que tienden a minimizar las inclusiones son:
 Remover el ambiente reactivo, a través del uso de un
gas inerte al interior de una cámara aislante.
 Reducir la temperatura promedio de las partículas
mediante la reducción de la capacidad de calentamiento
de los chorros de los equipos para proyección térmica.
 Reducción en el tiempo de permanencia,
minimizando la distancia de proyección y/o
aumentando la velocidad del chorro.
 Reducción de la temperatura sustrato-
recubrimiento usando chorros de aire de
enfriamiento o incrementando la velocidad del
dispositivo de proyección térmica (velocidad de rociado
superficial), minimizando, de este modo, la
oxidación sobre la superficie del recubrimiento.
2°MINIMIZACIÓN
DE INCLUSIONES

8. La porosidad es otro importante rasgo de los recubrimientos
que influye fuertemente en las propiedades de éstos. Tal y como
ocurre con las inclusiones de óxido, la porosidad puede ser una
característica deseable. La postura más general es que la
porosidad es indeseable. La porosidad genera una pobre adhesión
del recubrimiento al sustrato permitiendo de este modo altas tasas
de desgaste y corrosión.
La porosidad se asocia generalmente con un alto número de
partículas sin fundir o bien, resolidificadas que quedan
embebidas en el recubrimiento, tal y como se muestra en la figura
Defectos del recubrimiento por proyección térmica
3°POROSIDA
D

9. La contracción del material durante su enfriamiento a partir del estado
líquido.
La presencia de partículas embebidas sin fundir, parcialmente
fundidas o resolidificadas que conducen a la formación de espacios
vacíos.
Una pobre adhesión intrasplat, originando la separación de los splats.
Un pobre esparcimiento de las particulas entre las superficies adyacentes
o splats, lo que puede ser ocasionado por el enfriamiento, el movimiento
lento de las partículas o debido a fenómenos de tensión superficial.
Presencia de grietas intersplats o intrasplat.
Altos ángulos de deposición, que generan zonas ensombrecidas.
Rebotes de partículas en paredes ajenas a la pieza a recubrir que
provocan el enfriamiento resolidificación prematura de las partículas antes
de que impacten sobre el sustrato.
Sombras debidas a la presencia de superficies adyacentes.
4° FUENTES
QUE
ORIGINAN LA
POROSIDAD

10. Porosidad creada por el resultado de “ensombrecimiento”
debido al ángulo
Porosidad creada por la interferencia de los dispositivos
de sujeción

11. La porosidad es otro importante rasgo de los recubrimientos
que influye fuertemente
La temperatura del chorro y la distribución de entalpía.
La transferencia de calor efectiva entre la partícula y el chorro, y las
propiedades del gas y/o el chorro.
El tamaño de la partícula y la distribución del tamaño de éstas.
La morfología de las partículas.
Las propiedades térmicas de las partículas.
El tiempo de permanencia de las partículas.
Las distribuciones en las trayectorias de las partículas.
Defectos del recubrimiento por proyección térmica
5°CONTROL
DE LA
POROSIDAD

12.  PROYECCIÓN TÉRMICA A LLAMA CON POLVO O ALAMBRE
 PROYECCIÓN TÉRMICA POR COMBUSTIÓN DE ALTA
VELOCIDAD
(HIGH-VELOCITY OXY-FUEL “HVOF”)
 PROYECCIÓN POR PLASMA
 ROYECCIÓN POR ARCO ELÉCTRICO
 PROYECCIÓN TÉRMICA POR DETONACIÓN (Choque de Llama)
 PROYECCIÓN TÉRMICA POR LASER
 PROCESO DE ROCIADO EN FRIÓ
(COLD SPRAY)
PROCESO DE PROYECCIÓN TÉRMICA

13. La proyección térmica por Llama fue el primero y el mas antiguo
proceso de proyección térmica
desarrollado (aprox. en 1917).
 La proyección con polvo es alimentado continuamente entre un
gas comburente (oxígeno O2) y un gas combustible (acetileno
C2H2, hidrógeno H2 y propano C3H8). Las partículas impactan en
forma de gotas sobre el material preparado para formar el
recubrimiento. La mayoría de las aleaciones de metal y material
duro se proyectan con polvo.
 La proyección de zinc, aluminio y molibdeno se realiza
principalmente con alambre.
Una gran ventaja de los alambres y las barras sobre los polvos
consisten en que el grado de derretimiento del material es
significativamente mayor, lo cual produce recubrimientos más
densos.
 VENTAJAS.- Baja inversión, operación sencilla.
 DESVENTAJAS.- las capas son de menor calidad,
PROYECCIÓN TÉRMICA A LLAMA CON POLVO O ALAMBRE

14. PROYECCIÓN TÉRMICA POR LLAMA
CON ALAMBRE
PROYECCIÓN TÉRMICA POR
LLAMA CON POLVOS
 APLICACIONES.- Protección contra la corrosión y el desgaste,
resistencia ha altas temperaturas, proteger de la corrosión en
caliente y la oxidación.
Antes Después

15. El combustible usado generalmente es propano, propileno, gas
natural, hidrógeno o queroseno, con un comburente, oxígeno o aire.
Como consecuencia, los gases se expanden hacia el exterior, lo
que genera un haz supersónico que acelera las partículas, por lo
que la velocidad se maximiza 1370m/s y la temperatura alcanza los
2860°C, dando lugar a recubrimientos mas densos.
 VENTAJAS.- uniformidad, la adecuación a un mayor margen de
materiales base, tamaño ilimitado de las piezas a recubrir, diversidad
de materiales, equipos portátiles, bajos costos de aplicación e
instalación, PROYECCIÓN TÉRMICA POR ALTA VELOCIDAD -
HVOF mayor rapidez del proceso y posibilidad de mayores espesores
.
PROYECCIÓN TÉRMICA POR ALTA VELOCIDAD - HVOF

16. Protección contra la corrosión y el desgaste, resistencia ha altas
temperaturas y la oxidación: en válvulas, bombas, pistones del timón
de dirección
Despué
s
Antes
APLICACIONES DE LA PROYECCIÓN TÉRMICA POR
HVOF

17. Esta técnica de proyección puede ser empleada con una amplia variedad
de materiales y con un elevado rendimiento. Su empleo disminuye el
riesgo de degradación del revestimiento.
un factor básico a considerar es la distancia entre el cañón y la
superficie a revestir que suele oscilar entre 5 y los 10cm
Ventajas:
La alta velocidad de las partículas resulta una unión y un revestimiento
de alta densidad.
La fuente de calor es inerte, minimizando la oxidación.
La elevada temperatura del plasma permite la proyección de materiales
con altos puntos de fusión.
Inconvenientes:
La consistencia y la uniformidad del revestimiento en una gran
extensión, puede sufrir variaciones.
La proyección tiende a producir revestimientos porosos, especialmente
cuando se usa a altas velocidades. Pero la porosidad disminuye con la
proyección en vacío.
Los depósitos contienen productos de la oxidación, junto a alguna
porosidad debida a la fusión incompleta.
•Porosidad: 0.5-3.0%
•Temp. Llama: 5000-
10000ºC
•Veloc. Part: 200-
500m/s
PROYECCIÓN TÉRMICA POR PLASMA

18. APLICACIONES
Protección contra diferentes mecanismos de desgaste: abrasión,
adhesión, erosión y fretting
Protección ante los siguientes tipos de corrosión: oxidación,
corrosión por gases calientes, atmosférica y corrosión por
inmersión.
Aislamiento térmico.
Reparación de piezas con desgastes o defectos localizados
Fabricación de sensores
TURBINA
S
IMPLANT
ES

19. Normalmente van dos alambres continuos de material conductor de
electricidad cargados con polaridad contraria, este también se encarga
de regular la corriente y tención eléctrica. En el extremo de la pistola de
proyección los alambres son forzados a encontrarse, la diferencia de
potencial entre ellos genera el arco voltaico cuyo calor funde los
alambres, mientras tanto el aire comprimido es inyectado por la parte
posterior del arco a 550 KPa, Este flujo arrastra y pulveriza las
partículas fundidas. En ocasiones se utiliza una segunda fuente de aire
comprimido con el fin de focalizar y concentrar la proyección de
partículas.
Normalmente se aplica en materiales eléctricamente conductores.
Usando nitrógeno o argón como gas pulverizador, se puede evitar en
gran parte la oxidación lógica de los materiales de base.
•Porosidad: 3-
6%
•Temp. Llama: 4000ºC
•Veloc. Part : 150-
PROYECCIÓN TÉRMICA POR ARCO ELÉCTRICO

20. Campos de aplicación: El recubrimiento de grandes
superficies de depósitos, mayormente en la industria,
marina y protección contra la corrosión, etc.
APLICACIONES

21. La proyección térmica por choque de llama es un proceso de aplicación
intermitente. Lo que se da en llamar el “cañón de detonación” consiste en
un tubo de salida, en cuyo extremo final se encuentra la cámara de
combustión. Dentro de esta se hace detonar con una chispa la mezcla
aportada de acetileno, oxígeno y material de recubrimiento en polvo. La
onda de choque que se produce en el tubo, acelera las partículas del
material. Estas son calentadas en el frente de llamas y proyectadas a
gran velocidad, en un chorro dirigido, sobre la superficie preparada de la
pieza.
Después de cada detonación tiene lugar un barrido de limpieza de la
cámara de combustión y del tubo, usando nitrógeno. El excelente nivel de
calidad de las capas de recubrimiento justifica, en muchos casos, el
mayor costo de la instalación.
Proyección térmica
por detonación
1. Acetileno
2. Oxígeno
3. Nitrógeno
4. Polvo de
recubrimiento
5. Dispositivo de
ignición
6. Tubo de salida con
refrigeración por
PROYECCIÓN TÉRMICA POR DETONACIÓN (Choque de Llama)

22. Campos de aplicación típicos son: émbolos sumergidos de
condensadores de gases o bombas, rotores de turbinas de vapor,
condensadores de gases o turbinas de expansión, rodillos para
máquinas de papel en el sector húmedo, rodillos de calandras, etc.
APLICACIONES

23. Las características generales:
 Mono cromaticidad, coherencia y emisión de la luz en un as de
dirección bien determinada.
 Absorción superficial de la energía luminosa por parte de los materiales
metálicos .
 Control exacto de las zonas sobre las que se desea trabajar.
 Control de la potencia del laser que permitirá determinados
tratamientos.
 Energía absolutamente limpia.
 Fácilmente automatizable.
Debido a estas propiedades, el laser se configura como una herramienta
de trabajo flexible, que aporta una gran cantidad de energía calorífica en
poco tiempo, por tanto con respecto a los tratamientos convencionales la
disminución de la alteración térmica es del orden de cinco a diez veces
PROYECCIÓN TÉRMICA POR LASER

24. Resistencia al a corrosión y al
laser
• Válvulas
• Bombas
• Alabes de turbinas
• Cilindros de corte
• Moldes y herramientas
• Rodillos
Reparación y modificación de
piezas
• Engranajes, ejes.
• Moldes.
• Válvulas de asiento
• Aletas (turbinas de gas)
APLICACIONES

25. PROTECCIÓN ANTI-CORROSIÓN Y ANTI-DESGATE

26. REPARACIÓN Y RESTAURACIÓN DE COMPONENTES

27. En la proyección fría las partículas se aceleran mediante un flujo de
gas precalentado a alta presión que pasa a través de una boquilla y
finalmente impactan con el substrato. Bajo condiciones óptimas, las
partículas impactan generando un recubrimiento denso, sin presencia
de óxidos . El rango de velocidad de las partículas varía entre 200 y
1.00 m/s, dependiendo de la geometría de la boquilla, densidad,
tamaño y forma de la partícula y de la presión y temperatura del gas
de procesado.
los recubrimientos obtenidos son de alta densidad y que las
partículas proyectadas quedan fuertemente unidas. En comparación
con los procesos tradicionales que requieren el calentamiento de las
partículas a proyectar a temperaturas cercanas a la de fusión, el
proceso fría solo precisa calentar las partículas unos pocos cientos
de grados, lo que reduce drásticamente la oxidación de las partículas
y en consecuencia el contenido en óxidos del recubrimiento. El
revestimiento no experimenta cambios asociados al bajo
calentamiento sufrido.
Proyección térmica fría
1. Gas de transporte
2. Gas de proceso
3. Tobera de-Laval
4. Chorro supersónico
de gas y pulverización
de partículas
5. Pieza de trabajo
PROCESO DE ROCIADO EN FRIÓ (COLD SPRAY)

28. Sus aplicaciones más frecuentes se encuentran
dentro de la industria del automóvil, protección
contra la corrosión e industria electrónica.
Pistones y válvulas
APLICACIONES

29. COMPARACIÓN DE PROCESOS DE PROYECCIÓN TÉRMICA

30. Los recubrimientos mediante proyección térmica tienen aplicación
tanto en los productos finales como en los útiles de producción,
reparación y mantenimiento o decoración
•Aeroespacial
•Naval
•Automoción
•Ingeniería Civil
•Química/petróleo
•Papel y artes gráficas
•Plásticos
•Eléctrico/electrónico
•Vidrio
•Procesos metalúrgicos
•Alimentación
•Biomédico
•Textil
•Hogar
Sectores

31. RECUBRIMIENTOS ANTIDESGASTE
Debido a que la proyección térmica puede depositar materiales no
convencionales, más de un factor de desgaste puede ser atacado por
un solo recubrimiento, a partir de que varias propiedades físicas
pueden ser integradas en dicho recubrimiento.
Mecanismos de desgaste
más usuales:
 Desgaste abrasivo
 Desgaste adhesivo (gripaje)
 Desgaste erosivo
 Cavitación
 El ludimiento
 El fretting

32. Recubrimientos Tribológicos:
 Alta resistencia al desgaste
 Modificación del coeficiente de
fricción
Tipos de recubrimientos:
 Cermets (partículas cerámicas duras+ matriz metálica
tenaz):
WC-Co,Cr3C2-NiCr, TiC-Ni.
 Óxidos: Cr2O3, Al2O3..
 Aleaciones susceptibles de ser refundidas: NiCrBSi,
CoCrBSi.
 Metales y aleaciones: Mo, Acero, Bronce, Babbit, AlSi.
 Materiales compuestos: BzAl+Al2O3
APLICACIONES:
Los elementos que se pueden revestir
son ejes, volutas, impulsores,
carcazas, cigüeñales, bancadas, etc

33. Aplicaciones contra el desgaste
SECTOR
PAPELERO
• Componentes: Rodillos
•Solución: Recubrimiento WC-Co
SECTOR TEXTIL
Problema: Desgaste por el paso de
las fibras en poleas y rodillos tensores
Solución: Utilización de Cr2C3 ,
Cr2O3

34. AISLAMIENTO TÉRMICO
Los recubrimientos para barreras térmicas están
hechos usualmente de zirconia de baja conductividad
térmica y/o óxidos de aluminio, los cuales se depositan
para reducir la conducción de calor hacia el sustrato. Los
procesos por proyección térmica pueden introducir al
sustrato niveles controlados de porosidad y micro
agrietamiento, lo cual tiende a realzar la capacidad aislante
del recubrimiento e incrementar su resistencia al choque
térmico. El material más comúnmente usado para este fin
es la zirconia parcialmente estabilizada.

35. Barrera termica
•Más utilizado en componentes que sufren
corrosión/erosión.
•Mayor resistencia mecánica.
•Más nobles que el substrato.
•Protección en función de la integridad del
recubrimiento
•Acero Inoxidable, cermets y aleaciones base
Ni y Co.
•Aumento de la vida de los
componentes
•Mejora de la eficiencia
•Aumento de temperatura de
trabajo
•Disminución del flujo de
refrigeración
•Disminución de costos
Beneficios de las barreras térmicas

36. RESISTENCIA A LA CORROSIÓN
La protección anticorrosiva es usualmente obtenida con
materiales más nobles que el sustrato, cerámicos
químicamente inertes o con polímeros, todos los
cuales pueden ser proyectados térmicamente sobre
partes expuestas en servicio a la corrosión
atmosférica, ambiental, ácida o caústica.

37. Aplicaciones en la protección catódica
• COMPONENTES: Estructuras de acero en hormigón armado
en puentes, faros, etc.
•PROTECCIÓN: Zn depositado mediante AS.
•COMPONENTES: Aleaciones de Aluminio de estructuras
portátiles.
•PROTECCIÓN: Proyección de un recubrimiento
Al/Zn o Al/Zn/Sn
OBRA
CIVIL

38. Reparación de componentes
•COMPONENTES: Estructuras de hormigón armado.
•PROBLEMA: Carbonatación y ataque por Cloruros
•PROTECCIÓN: Zn mediante AS/FS

39. •COMPONENTES: Compuertas y diversas estructuras de
acero en presas
•PROBLEMA: Corrosión y desgaste
•PROTECCIÓN: Zn, ZnAl

40. RECUBRIMIENTOS PARA LA RESTAURACIÓN
DIMENSIONAL.El hierro y el acero son los materiales típicamente empleados para
realizar dichas restauraciones. Mediante el uso de técnicas de
proyección térmica por arco eléctrico se pueden obtener
recubrimientos de varios milímetros de espesor.

41. RECUBRIMIENTOS POLIMÉRICOSMuchos polímeros pueden ser proyectados térmicamente para ser
usados como protección contra
el ataque químico, la corrosión o la abrasión. A diferencia de los
recubrimientos por proyección térmica inorgánicos, muchos
recubrimientos por proyección térmica poliméricos exhiben
propiedades iguales o mejores que sus contrapartes hechas por
moldeo o por fundición.
Los polímeros con una baja temperatura de transición vítrea (Tg ) tales
como el cloruro de polivinilo o PVC y el nylon, son los que ofrecen
mayor facilidad para ser empleados como recubrimientos por
proyección térmica.Recubrimientos de materiales poliméricos
Mejora de las
técnicas de
proyección
Mejora de las
propiedades de los
recubrimientos
poliméricos

42. Aplicaciones
•Protección contra desgaste y abrasión (PE/Alúmina)
•Resistencia al rayado y choques mecánicos (Nylon/Sílice)
•Aislamiento eléctrico (PEEK)
•Bajo coeficiente de fricción (ETFE)
•Resistencia química (ETFE)
•Protección contra corrosión (PPS)
•Protección contra deslizamiento (PP + PE / Alúmina)
Aplicación de Polímeros en la protección contra la corrosion
•COMPONENTES: Señales de Tráfico, decoración.
•SOLUCIÓN: Tf +FS-Poliamida, poliuretano, polietileno,
polivinilo...
Tf + PPS, PEEK mediante PS, FS y HVOF.
•VENTAJAS: Espesor y área recubierta, ausencia de
disolventes... oPE: Polietileno
oPPEK: Polietercetona
oETFE: EtilinoTetroFloruroEtileno
oPPS: polisulfuro de fenileno,
oPP: polipropileno