Pulverización con plasmaes un proceso de recubrimiento sofisticado que utiliza un plasma de arco como fuente de calor para fundir y depositar materiales sobre un sustrato. Este método se aplica ampliamente en diversas industrias para mejorar las propiedades superficiales de los materiales, como mejorar la resistencia a la corrosión, la resistencia al calor, la resistencia al desgaste y el aislamiento eléctrico. A continuación se ofrece una descripción detallada de cómo se realiza la pulverización por plasma.
La pulverización por plasma funciona según el principio de generación de plasma por arco. Se crea un arco entre dos electrodos, normalmente hechos de materiales no consumibles, que sirve como fuente de calor. A través del arco se hace pasar un flujo de gas, como argón, nitrógeno o hidrógeno. Este gas se ioniza y se calienta a temperaturas extremadamente altas, que oscilan entre 10.000 y 20.000 °C, formando el chorro de plasma. El chorro de plasma sale a través de una boquilla y se dirige al sustrato donde se va a aplicar el recubrimiento.
Se utiliza una fuente de alimentación de alto voltaje para crear un arco entre los electrodos.
El arco se mantiene mediante un flujo de corriente estable, normalmente en el rango de decenas a cientos de amperios.
Se alimenta un gas inerte o reactivo al soplete de plasma.
El gas se calienta y se ioniza mediante el arco, formando un chorro de plasma de alta temperatura.
La antorcha de plasma es el componente central del sistema de pulverización de plasma.
Alberga los electrodos y la boquilla por donde sale el chorro de plasma.
El material de alimentación, que puede estar en forma de polvo, alambre o varilla, se introduce en el chorro de plasma.
El plasma calienta y funde el material, y las gotas fundidas se aceleran hacia el sustrato.
El sustrato se limpia y prepara para asegurar una buena adherencia del revestimiento.
Puede precalentarse para reducir el choque térmico durante el proceso de recubrimiento.
Pasos en el proceso de pulverización de plasma
El sustrato se precalienta a una temperatura cercana al punto de fusión del material de alimentación.
Esto ayuda a reducir el estrés térmico y mejorar la unión entre el recubrimiento y el sustrato.
El material de alimentación se introduce en el chorro de plasma mediante un alimentador de polvo o fundiendo un alambre o varilla.
El material se calienta y funde instantáneamente mediante el plasma de alta temperatura.
Las gotas fundidas son aceleradas hacia el sustrato por el chorro de plasma.
Cuando las gotas golpean el sustrato, se extienden y aplanan, formando una capa de recubrimiento.
El proceso se repite, depositándose múltiples capas para lograr el espesor de recubrimiento deseado.
Una vez que se logra el espesor de recubrimiento deseado, se apaga la antorcha de plasma.
El sustrato recubierto se deja enfriar lentamente para evitar grietas y tensiones internas.
Tipo de gas y caudal: El tipo y caudal del gas afectan la temperatura del plasma y la velocidad del chorro.
Fuente de alimentación y corriente de arco: la corriente de arco controla la temperatura del plasma y la velocidad de fusión del material.
Propiedades del material de materia prima: La composición química, el tamaño de las partículas y el punto de fusión del material de materia prima influyen en las propiedades del recubrimiento.
Distancia de pulverización y diseño de la boquilla: La distancia entre la boquilla y el sustrato y el diseño de la boquilla afectan la uniformidad del recubrimiento y la tasa de deposición.
La pulverización por plasma se utiliza en una amplia gama de aplicaciones, entre las que se incluyen:
Resistencia a la corrosión y al desgaste: Se aplican recubrimientos como óxidos cerámicos y metálicos para proteger las superficies de la corrosión y el desgaste.
Recubrimientos de barrera térmica: los recubrimientos como el circonio se utilizan en las industrias aeroespacial y automotriz para proporcionar aislamiento térmico.
Aislamiento eléctrico: se aplican recubrimientos como la alúmina a los componentes eléctricos para mejorar sus propiedades de aislamiento.
Recubrimientos biomédicos: recubrimientos como la hidroxiapatita se utilizan en implantes para mejorar su biocompatibilidad.
Pulverización con plasmaes un proceso de recubrimiento versátil y potente que utiliza plasma de alta temperatura para fundir y depositar materiales sobre un sustrato. Al controlar cuidadosamente los parámetros del proceso, como el tipo de gas, la corriente del arco, el material de alimentación y la distancia de pulverización, se puede producir una amplia gama de recubrimientos con diferentes propiedades. Esta tecnología es esencial en muchas industrias para mejorar el rendimiento y la durabilidad de componentes y productos.
