tema 2.20 - recubrimientos

Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD

Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura1

RECUBRIMIENTOS

Diplomatura de Especialización en

Ingeniería de Soldadura

1



Recubrimientos• RECUPERACIÓN y RECUBRIMIENTO DE COMPONENTES (Build-up

and Hardfacing)

1. Recuperación (Build-up) — áreas seriamente desgastadas deben ser

reconstruidas hasta aproximarse a las dimensiones originales. Se

emplean materiales de aporte tenaces resistentes a la fisuración.

2. Enmantequillado (Buttering) — empleado como base para evitar la

dilución del C y aleantes del depósito en el metal base.

3. Hardfacing — Se depositan superficies resistentes al desgaste sobre el

material base o sobre superficies previamente recuperadas para

incrementar su vida en servicio. Normalmente se limita a una, dos o tres

capas.

2



Proceso de Recubrimientos por soldadura

1.Selección del material de aporte

2. Aplicación del depósito

Recubrimientos

3




1. Selección del material de aporte

Depende de:

• Material base.

• Tipo de desgaste

• Proceso de soldadura

Recubrimientos

4




Afecta principalmente la elección del material de relleno.

a. Aceros al Mn es usado para componentes sujetos a

cargas de impacto elevadas . Se reconstruye

empleando Aceros al Mn como material de aporte.

b. Aceros al C y aleados – se recuperan las

dimensiones originales aplicando depósitos aceros de

baja aleación.

• Material base.

Recubrimientos

5



Materiales sobre los que se puede depositar

recubrimientos duros

• Aceros al C y de baja aleación (< 1%C)

• Aceros con >%C pueden requerir una capa de amortiguamiento

(buttering)

En general los siguientes materiales pueden ser recubiertas

superficialmente mediante soldadura

• Aceros inoxidables

• Aceros al Mn

• Hierros fundidos y aceros

• Aleaciones base Ni

• Aleaciones base Cu

Recubrimientos

6



Tipo de desgaste• Desgaste adhesivo

• Desgaste abrasivo con impacto

• Desgaste abrasivo

• Desgaste erosivo

• Desgaste corrosión

• Desgaste por Fatiga superficial

• Desgaste por Cavitación

• Desgaste por Impacto

• Desgaste micro-oscilatorio ("Fretting")

Recubrimientos

7



Dureza de los materiales involucrados en los recubrimientos

duros

Recubrimientos

8



Dureza e impacto de los materiales involucrados en los

recubrimientos duros

Recubrimientos

9



Influencia de los elementos de aleación sobre las

propiedades de los recubrimientos de soldadura

Recubrimientos

10



Materiales para recubrimientos duros

aleaciones propósito

Aleaciones base FeRecuperación, Abrasión de altos esfuerzos (impacto)

Acero al Mn Desgaste abrasivo de alto impacto

Aleaciones base Co Desgaste abrasivo, corrosión, alta temperatura, impacto.

Aleaciones base NiDesgaste adhesivo, corrosión, altas temperaturas.

Carburo de tungsteno

Abrasión de altos esfuerzos

Recubrimientos

11




Depende del tamaño y número de componentes

Posibilidad de empleo de equipos para posicionamiento

Frecuencia de aplicación de recubrimientos, etc.

• Proceso de soldadura

a. SMAW : máxima flexibilidad (todas las posiciones y localizaciones remotas),

requerimiento de gran cantidad de equipos.

b. GMAW- FCAW. Mayor tasa de deposición que el proceso SMAW

c. Soldadura automática: se requiere mucho ―set up‖. Mayores tasas de

deposición para máxima productividad. Puede emplear diversas combinaciones

de materiales de aporte:

con fundente neutro y alambre aleado

con fundente aleado y alambre de acero ordinario

con alambre tubular autoprotegido o con gas de protección

Recubrimientos

12



Categoría Procesos

Soldadura por arco eléctrico

Flux core arc welding (FCAW)

Gas metal arc welding (GMAW)

Gas tungsten arc welding (GTAW)

Plasma arc welding (PAW)

Shielded metal arc welding (SMAW)

Submerged arc welding (SAW)

Soldadura por llama Oxy/fuel gas welding (OFW)

Otros procesos Electron beam welding (EBW)

especiales Electroslag welding (ESW)

Furnace braze (FB)

Laser beam welding (LBW)

Procesos empleados para depositar recubrimientos duros

Recubrimientos

13



Recubrimientos

14


Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura

Dilución

XW = (DA)(XA) + (1-DA)(Xaporte)•XW = Porcentaje del elemento X en el depósito

•XA = Porcentaje del elemento X en el metal base A

•Xaporte = Porcentaje del elemento X en el metal de aporte

•DA = Porcentaje de dilución del metal base A

15



Diagrama de Schaeffler

16



Metal base

Metal

depositado Metal de

aporte



Formas de reducir la dilución

• Disminución de intensidad de soldeo (electrodos de menor diámetro, transferencias CC, etc.)

• Usar DCEN.

• Uso de un stick out mayor.

• Aumentar el traslape entre cordones de un depósito.

• Aumentar la oscilación de los cordones.

• Posición de soldeo:– Vertical ascendente > Horizontal > Plana.

• Adición de refuerzos metálicos.

• Medio de protección (gas o fundente)– He > fundente granular sin adición metálica > CO2 > Ar >

Fundente granular con adición metálica

19




1.Selección del material de aporte


Recubrimientos

20




2.1. Limpieza

2.2. Espesor del depósito

2.3. Precalentamiento y temperatura de

interpase

2.4. Distorsión

2.5. Procedimientos de soldadura


Recubrimientos

21



Problemas vinculados durante la soldadura

El calor afecta la resistencia al desgaste de los recubrimientos:

1. Ablanda la estructura metalúrgica del recubrimiento

(dilución)

2. Causa transformaciones microestructurales que

incrementan la dureza y la fragilidad

3. Permite ataque químico, promoviendo el ―galling‖ y deterioro

del recubrimiento.

Recubrimientos

22



2.1.Limpieza:

1. Remover de la superficie a soldar óxidos, grasa,

suciedad, aceites y otros contaminantes

2. Preparación de la superficie:

3. Remover zonas fisuradas, deformadas plásticamente,

endurecidas por trabajo en frío

4. Emplear esmerilado, mecanizado, electrodo de carbón

(carbon-arc gouging).


Recubrimientos

23



2.2. Espesor del depósito:

1.Evitar excesivos depósitos (riesgo de

agrietamiento, o desprendimiento en servicio).

2.Cuando son necesarios espesores gruesos,

emplear apropiados materiales de interfase antes

de aplicar los recubrimientos duros.


Recubrimientos

24




2.3. Precalentamiento y temperatura de interpase

1. Dependerá de la CQ (%C y % aleantes) tamaño de la

pieza, rigidez del componente, etc.

2. Puede ser necesario enfriamientos lentos

Recubrimientos

25



2.3. Precalentamiento y temperatura de interpase

Para aceros al Mn, se requieren mínima

temperatura de precalentamiento, bajos calores

de aporte y bajas temperaturas de interfase.

(Los aceros al Mn, se fragilizan si se sobrecalientan

por encima de 250ºC)


Recubrimientos

26



2.3. Tratamiento Pos-soldadura


Recubrimientos

27



2.4. Distorsión

Una pequeña distorsión puede inutilizar el

componente.

Se deben emplear diferentes técnicas para evitar la

distorsión (pre-doblado, fijación rígida, soldadura

discontinua)


Recubrimientos

28



2.5. Procedimientos de soldadura

Se debe elaborar un procedimiento de soldadura

tomando en cuenta todos los factores antes

mencionados, que establezcan las condiciones bajo

las cuales se realiza la operación y las

responsabilidades del constructor.


Recubrimientos

29



Proceso

deposición

espesor

mín aleaciones

modo forma dilución lb/hora pulg aplicables

Oxigas manual varilla 1-10% 1 a 6 1/32 todos

manual polvo 1-10% 1 a 15 1/32 todos

automático alambre 1-10% 1 a 6 1/32 todos

SMAW manual electrodo 15-25% 1 a 6 1/8 todos

GTAW manual varilla 10-20% 1 a 8 3/32 todos

automático

varias

formas 10-20% 1 a 8 3/32 todos

SAW

Semi-

automático alambre 20-60% 10 a 20 1/8 base Fe

automático alambre 10-25% 25 a 35 3/16 base Fe

PAW automático polvo 5-30% 1 a 15 1/32 todos

Características de los procesos de soldadura usados en recubrimientos

Recubrimientos

30



MATERIALES DE APORTE

1.Aceros de baja aleación

2.Aceros de alta aleación

3.Aceros austeníticos al Mn

4.Aceros de alto C y de alta aleación

5.Aleaciones base Co

6.Aleaciones base Ni

7.Carburos de W

Recubrimientos

31



1. Aceros de baja aleación

Aceros ferrítico-perlíticos (<0.2% C y < 2%Cr)

Usados para recuperar elementos desgastados.

Alta resistencia al impacto y medio a baja dureza (25 a 37

HRC)

Buena soldabilidad

No son resistentes al desgaste pero pueden servir de

soporte para depósitos duros.

Recubrimientos

32



1. Aceros de baja aleación

Aceros de baja aleación Cr, Mo, Mn

(total aleantes < 6-12%)

Soporte para recubrimientos más resistentes a la abrasión.

Son mecanizables, alta resistencia al impacto, baja

resistencia a la abrasión.

Recubrimientos

33



1.Aceros de baja aleaciónAceros de baja aleación Cr, Mo, Mn (total aleantes < 6-12%)

Recubrimientos

34




Uso: recuperación de piezas que sufren

desgaste por abrasión y golpes moderados,

así como por fricción metálica.

• Usado como base para la aplicación de

algún recubrimiento protector.

• Recuperación de sprockets

(catalinas),carriles, pistas de deslizamiento,

etc.

• En la minería: primeras capas antes de

aplicar los recubrimientos especiales.

• Con frecuencia usada en recuperación de

ruedas de carros mineros.

Recubrimientos

35




Uso: Golpe combinado con abrasión severa.

• Como ―soldadura preventiva‖ para recubrir equipos nuevos, que van a estar expuestos a desgastes

abrasivo con golpes.

• Como ―base‖ de otros recubrimientos protectores

• en la industria minera para recuperación de equipos, principalmente en: dragas y plumas, cuchillas de

bulldozers, martillos, placas y conos trituradores, etc.

• Usado en la industria de cemento, ladrilleras,fábricas de plásticos, vidrios, etc.

Recubrimientos

36



3. Aceros austeníticos al Mn

Incluyen también Ni y Mo, son resistente al impacto.

Se endurecen y mejoran sus resistencia a la abrasión por deformación en

frío, usualmente durante las condiciones de operación.

Su aplicación es más difícil, pues se debe evitar el sobrecalentamiento

pues fragiliza el recubrimiento.

El contenido de aleantes puede alcanzar el 40%

Aplicaciones:

recubrimiento de aceros que van a estar expuestos a desgaste abrasivo

combinado con golpes severos.

• Equipos de minería, movimiento de tierra, construcción y ferrocarril: relleno de

dientes de excavadoras, mandíbulas de trituradoras, cilindros de trapiche,

corazón de rieles, cruces y desvíos, baldes de draga, zapatas para orugas, etc.

• Para unir y rellenar piezas de acero al manganeso (13%)

Recubrimientos

37




Recubrimientos

38



3. Aceros austeníticos al MnRecubrimientos

39




Recubrimientos

40



4. Aceros con alto %C y aleantes (25 -50%)

Poseen Cr y Mo que forman carburos masivos

La dureza depende del substrato pero usualmente es muy alta,

y el depósito no es maquinable.

depósito es una fundición blanca con alto contenido de cromo (36%), por lo que

sólo es recomendable aplicar 2 pases para que el relleno no se fisure o

desprenda.

Recubrimientos

41



4. Aceros con alto %C y aleantes (25 -50%)

Uso: industrias minera, siderúrgica, construcción, agrícola y todas aquellas donde

los materiales están expuestos a desgaste abrasivo elevado.

Recuperación de dientes, baldes y cubos de draga, sinfines de transporte,

paletas de mezcladoras, uñas de palas, dientes de escarificadores, bombas de

arena, etc. Para moldes y bordes de cucharas que sufren desgaste por abrasión de

escorias a temperaturas elevadas.

Recubrimientos

42



5. Aleaciones base Co

Con elevados % Cr y % W, son considerados como los recubrimientos más

versátiles. Resisten abrasión, corrosión, calor, oxidación, impacto y

desgaste. Los depósitos son excelentes superficies de protección, debido a

sus propiedades antiexcoriación.

Resiste desgaste metal-metal, con abrasión suave y erosión a temperatura

ambiente.

Resiste temperaturas de operación de 300 -1000ºC ( las más altas

temperaturas corresponden a las aleaciones con W)

Aplicaciones: asientos de válvulas.

Recubrimientos

43



5. Aleaciones base Co Con elevados % Cr y % W, son considerados como los recubrimientos más

versátiles. Resisten abrasión, corrosión, calor, oxidación, impacto y

desgaste.

>> resistencia a la abrasión

Recubrimientos

44




Desgaste adhesivo,

abrasión suave y erosión

Recubrimientos

45




Corrosión-desgaste a

elevadas temperaturas

Recubrimientos

46



Recargue de cierres de válvula ø exterior y

asiento Níquel 200 ø Stellite Gr. 6.

Recargue cierre de válvula Stellite Gr.

6.

http://www.newtesol.com/productos-servicios.php

Recubrimientos

47



6. Aleación base Ni Son seleccionados para desgaste metal/metal en condiciones de

temperatura elevada y presentar a la vez una buena resistencia a la

corrosión.

http://www.wallcolmonoy.com/

Recubrimientos

48



6. Aleación base Ni Alloy Type Nickel with Chromium Boride

Nominal Composition

(%)

C 0.70

Si 4.20

Cr 14.30

Fe 4.00

B 3.00

Ni Balance

Rockwell Hardness

(C-scale)56-61

Fusing Temperature

(approx.)

1890 F

1030 C

Resistance: to

Abrasion

to

Corrosion

to

Impact

to

Galling

1 1 4 1

Supplied Forms Crushed Powder, Bare Rods, Ingots

Method of application Spraywelder, Oxyacetylene, GTAW, PTA,

Description and General

Uses

The original, nickel-base hard-surfacing alloy, containing diamond-like chromium

borides (and carbides). Extremely resistant to wear, especially under corrosive

conditions. Low coefficient-of-friction. Can be hot-formed. Finished by grinding.

Recubrimientos

49



Alloy Type Nickel with Tungsten Carbide

Nominal Composition

(%)

C 2.00

Si 2.30

Cr 5.40

Fe 2.50

B 1.50

Co 0.10

W 48.00

Ni Balance

Rockwell Hardness

(C-scale)58-63

Resistance: to

Abrasion

to

Corrosion

to

Impact

to

Galling

1 2 4 1

Supplied Forms Composite Powder

Method of application Fusewelder

Description and

General Uses

A tough nickel-chromium-boron matrix alloy holds extremely hard

tungsten-carbide particles used for protection from severe sliding

abrasion. Used on screw conveyors and augers. Finished by

grinding.

6. Aleación base Ni Recubrimientos

50



6. Aleación base NiAlloy Type Nickel with Chromium Carbide

Nominal

Composition (%)

C 0.80

Si 4.00

Cr 15.00

Fe 3.50

B 3.00

W 16.50

Ni Balance

Rockwell Hardness

(C-scale)59-64

Resistance: to

Abrasion

to

Corrosion

to

Impact

to

Galling

1 1 3 1

Supplied Forms Atomized Powder, Bare rod, Cored Wire

Method of

application

Spraywelder, Fusewelder, Oxyacetylene, GTAW

Description and

General Uses

Unique alloy contains chromium tungsten borides and carbides for maximum

abrasion and corrosion resistance. For high-temperature, highly abrasive

applications; glass mold plungers, pump plungers and sleeves, valve seats,

plastic extrusion screws. Finish by grinding or CBN tools.

Recubrimientos

51



7. Carburos de Tungsteno (WC)

Este grupo consiste en carburo de tungsteno fundido en varias

formas. Se consiguen depósitos más resistentes al desgaste

por abrasión y eficiencia de corte sobre equipos de

movimientos de tierras.

Recubrimientos

52



7. Carburos de Tungsteno (WC)

Alambres tubulares para OxigasLos alambres pueden contener WC en estado sinterizado o fundido en una

matriz de Fe ó base Ni,

Electrodos para SMAWConsisten de electrodos que contienen carburos WC sinterizados en su

interior y que pueden tener adiciones de Carburos de Cr y Nb.

Hay varillas tubulares que contienen carburos embebidos en una aleación

de Ni, lo que le confiere una buena resistencia a la corrosión en ácidos

Recubrimientos

53



7. Carburos de Tungsteno (WC) Partículas embebidas en una matriz metálica (Fe, Acero, Bronce, Ni, Co)

Presentan la mayor resistencia a la abrasión cuando el impacto es bajo o

moderado.

Pueden ser incorporados mediante

un alimentador en forma de polvo

directamente sobre el charco líquido

para evitar que las elevadas

temperaturas afecten sus

propiedades.

Recubrimientos

54



Cr < 20%, B < 5%, W < 6%, C<

2%, Mo < 4%, Si < 2%, Mn <

4%, Ti < 3%, resto Fe

Dureza máx 57 to 59 HRc

Materiales de aporte para

GMAW (alambre)

Recubrimientos

55



Cr< 18%, Nb< 5%, Si < 2%, B< 6%,

C< 2%, Mn< 2%, resto Fe

Microestructura de la capa constituída por constituyentes submicroscópicos,

confieren un resistencia al desgaste muy uniforme.

Dureza. 67 - 70 HRc

Resulta una alternativa económica

frente a los sistemas base fe de

carburos complejos. No contiene W,

Mo y Ni

Materiales de aporte para

GMAW (alambre)

www.nanosteelco.com

Recubrimientos

56

http://www.nanosteelco.com/



Carburos de Tungsteno (WC)

Recubrimientos

57



www.nanosteelco.com/.../7270_weld_samples.shtml

Plasma Transferred Arc Process (PTA Process)

Cr < 25%, B< 5%, W< 10%, C<

2%, Mo< 8%, Si< 2%, Mn< 5%

Resto Fe

Recubrimientos

58

http://www.nanosteelco.com/.../7270_weld_samples.shtml




Plasma Transferred Arc System (PTA) es un

proceso de soldadura de alta energía con gas

inerte. Produce un depósito de muy alta

calidad.

El sistema PTA

tiene una dilución

de 3 - 7%.

comparada con el

SAW que alcanza

el 40%.

Recubrimientos

59

http://www.alibaba.com/catalog/10903359/PTA_Welding_Equipment_For_Powder_Hardfacing.html



www.nanosteelco.com

Cr < 25%, B < 5%, W < 10% C

< 1.5%, Mo < 8%, Si < 2% Mn <

5%, balance Fe


Las partículas de polvo son muy finas (53 -180 um) y producen una

microestructura ultra fina en el recubrimiento duro

Recubrimientos

60




www.nanosteelco.com

Plasma Transferred Arc

Process (PTA Process)

Recubrimientos

61




www.nanosteelco.com

Cr < 20%, B < 10%, W < 15% C

< 5%, V< 5%, Mo < 10%, Si <

2%, Mn < 5%, Nb < 10, resto

Fe.

as-welded deposits contain a high proportion of submicron and near-nano

borocarbide phases formed during solidification providing exceptional uniformity of

hardness and wear performance across a range of wear environments.

Recubrimientos

62

http://www.nanosteelco.com/.../7270_weld_samples.shtml



When used to deposit powder metal alloys on a

substrate, the PTA system has a dilution level of 3 to 7

percent vs. submerged arc systems which can dilute the

base metal by as much as 40 percent


Recubrimientos

63



Recubrimientos mediante laser

empleando un dosificador de

polvo coaxial

Recubrimientos mediante

laser empleando aleación

de cobalto mediante laser

Recubrimientos

64



www.flexilas.de/anforderungen/anforderungen.php

Recubrimientos

65

http://www.flexilas.de/anforderungen/anforderungen.php



www.colombo-jc.com/de/stellitage.html

Recubrimiento de Stellite

empleando oxigas

archiv.tu-chemnitz.de/.../0034/data/index.html

Recubrimientos

66

http://www.colombo-jc.com/de/stellitage.html



http://archiv.tu-chemnitz.de/pub/1999/0034/data/index.html





Industria Usos Abrasion Corrosión Erosion Wear Temperature Solutions

Aérea Interlocking

facex

x x x Co, T

Pin

suspensiónx x Wc, Co

Auto Valvula de

escapex

x

x x x Co

Eje levas x x Fe

Química válvula x x x x x Co, Ni,

Wc

Eje bomba x x x x x Co, Ni

tornillo x x x x x Co, Ni,

Wc

Forja Matriz x x x Co, Ni

Cuña x x x Co, Ni

Recubrimientos

67



Industry Usos Abrasion Corrosion Erosion Wear Temperature Solutions

Ind.

vidrio

Moldes x x x x Ni

inyector x x x x Co, Ni,

Wc

Ind.

Marina

Válvula

expulsiónx x x x x Co, Ni

Superficie

cojinetesx x x Co, Ni

Oil & Gas Estabiliza

doresx x x x Ni, Wc

Varillas de

bombax x x Ni, Wc

Plasticos Rotor

mezcladorx x x x x Co, Ni

Caucho Línea

extrusiónx x x x Co

Recubrimientos

68



Industria Usos Abrasion Corrosion Erosion Wear Temperature Solutions

Ind.

Aliment.

tornillo x x x x Co, Ni

Mezclador x x x Co, Ni

Ind.

Forest.

Guía sierra

cadenax x x x Co

sierra x x x x Co

Recubrimientos

69





Recubrimientos contra

la corrosión





Sistemas de protección contra la

corrosión

• Recubrimientos orgánicos

• Recubrimientos metálicos y cerámicos

• Protección catódica

• Protección anódica

• Inhibidores





Recubrimientos

protectores

contra la

corrosión

Recubrimientos

orgánicos

Recubrimientos

inorgánicos

Recubrimientos

metálicos y cerámicos

Pinturas a base

de solventes

Pinturas a base

de agua

Pinturas ricos en

sólidos

Lacas y barnices

De conversión

(cromatado,

fosfatizado

Esmaltado

(enlozado)

Tratamientos

termoquímicos

(nitrurado,

sheradizado, etc)

Electrodeposición

(zincado, niquelado,

cobreado, cromado,

cadmiado).

REVESTIMIENTOS Y RECUBRIMIENTOS

PROTECTORES CONTRA LA CORROSIÒN

Galvanizado en

caliente (zincado, alu-

zincado, etc.)

Rociado térmico

(thermal spray)

Aleaciones y

cerámicos

Mediante vaporización

(PVD, CVD)

Soldadura de recarge

Chapeado (por

explosión,

empapelado, etc.)





Recubrimientos orgánicos





• Las pinturas o recubrimientos orgánicos actúan

como una película barrera que aisla la superficie

metálica del medio agresivo.






Recubrimientos orgánicosPinturas en base a solventes






Pinturas en base acuosa (hidrosolubles)

Son pinturas que usan como solvente el agua, son menos

contaminantes y cada vez más usadas por las exigencias

medioambientales planteadas a las pinturas en los últimos

años.






La protección anticorrosiva de tuberías

para el transporte de petróleo y gas así

como de las zonas críticas de los

cordones de soldadura tiene una gran

importancia económica. Los sistemas

de poliuretanos líquidos y los de

caucho clorado son perfectamente

indicados para estas aplicaciones, ya

que puede aplicarse directamente sin

imprimación una capa gruesa de

pintura que puede alcanzar hasta 2

mm.






Pinturas de poliuretano son empleadas

como sistemas de protección contra la

corrosión de las carrocerías del

automóvil





Recubrimientos metálicos






• Por inmersión en caliente

• Por conversión electroquímica y

electrodeposición

• Por soldadura

• Por rociado térmico (thermal spray)







• Por conversión electroquímica y

electrodeposición

• Por soldadura






Recubrimiento medio mínimo Espesor de la pieza

gr/m2 m

Acero 6 mm 610 85

6 mm > Acero 3 mm 505 70

3 mm > Acero 1.5 mm

395 55

Acero < 1.5 mm 325 45

Piezas moldeadas 6 mm

575 80

Piezas moldeadas < 6

mm

505 70

Galvanizado en caliente







Normas vinculadas al proceso :

• ISO 1461: Recubrimientos galvanizados encaliente sobre productos acabados de hierro yacero. Especificaciones y métodos de ensayo.

• ISO 14713: Protección frente a la corrosión de lasestructuras de hierro y acero. Recubrimientos dezinc y aluminio. Directrices.





Consiste en sumergir una

pieza en una tina con Zinc

fundido a 465 C recubriendo

toda la superficie.

Capa protectora de zinc que

va sacrificarse en el lugar del

acero






• Etapas del proceso






Se pueden galvanizar piezas de grandes dimensiones






• Estructura de la capa de zinc fundido






• Consideraciones técnicas

1.Pueden galvanizarse todas las clases de acero suave, algunos aceros poco aleados, las fundiciones de hierro y la fundición de acero

2.Pueden galvanizarse piezas con una gran variedad de formas, tamaños y pesos

3.No galvanizar piezas soldadas con soldadura blanda, porque fallarán las uniones

4.Evite las superficies grandes de chapa fina que no estén adecuadamente rigidizadas, porque es fácil que sufran deformaciones





• Resistencia a la corrosión

Está en proporción directa al espesor delrecubrimiento y en proporción inversa a laagresividad del medio ambiente en que seencuentre.






• Resistencia a la corrosión

Categoría de corrosividad del ambiente Velocidad de corrosión del zinc

(m/año)

C1 Interior: seco. 0.1

C2 Interior: condensación ocasional. Exterior:rural en el interior del país.

0.1 a 0.7

C3 Interior: humedad elevada, aire

ligeramente contaminado. Exterior: urbano en elinterior del país o costero de baja salinidad.

0.7 a 2

C4 Interior: piscinas, plantas químicas, etc.

Exterior: Industrial en el interior del país ourbano costero.

2 a 4

C5 Exterior: industrial muy húmedo o costerode elevada salinidad.

4 a 8







Análisis comparativo con otros procesos de zincado






• GALVALUME (aleación 55% Aluminum-45%Zinc)

• Excelente DURABILIDAD

• 2-6 veces mas vida esperada que el galvanizado

• Mejor reflectividad al calor que el galvanizado

• Mantenimiento casi nulo

• Apariencia más atractiva que el galvanizado.






• GALVALUME







• Por conversión electroquímica y electrodeposición

• Por soldadura







• Por conversión electroquímica:

Anodizado

• Por electrodeposición:

Cromado, niquelado, cobreado, cadmiado, zincado, etc.





ANODIZADO

Es producida por un proceso de

conversión electroquímica. El

proceso de anodizado, es

usualmente llevado a cabo en

aluminio para mejorar su

resistencia a la corrosión y para

propósitos cosméticos (color y

acabado), A través de este proceso se forma una capa de óxido hidratado

que puede alcanzar espesores delgados de 2 µm a 25 µm. Las

capas con espesores más gruesos (de 25 a 75 µm) son más

duraderos y resistentes a la abrasión (Hard Coat Anodizing).





Las ventajas del tratamiento deanodizado se pueden resumir en:

• aumenta la resistencia a lacorrosión

• incrementa la durabilidad y la resistencia al desgaste

• provee la capacidad de que el aluminio sea coloreado a través de tintes.

• Provee aislamiento eléctrico.

• Es una excelente base para recubrimientos secundarios.

ANODIZADO





ANODIZADO





ANODIZADO

ETAPAS DEL PROCESO DE

ANODIZADO

1. Pretratamiento: limpieza con

detergente alcalino

2. Ataque: en soda caústica

para eliminar la capa de

oxido superficial

3. Anodizado: proceso

electroquímico

4. Coloreado: a través de inmersión en tintes inorgánicos y orgánicos.

5. Sellado: en un baño hidrotérmico para sellar los poros de la capa de

óxido formado.





FOSFATIZADO

Proceso de conversión química a través

del cual se precipitan fosfatos metálicos

M3(PO4)2 sobre el substrado a recubrir. La

composicion de las capas de fosfato

dependerán de la composición del

substrato metálico y del baño de

fosfatizado empleado (constituído

básicamente por una solución de ácido

fosfórico y otros aditivos).

Por ejemplo en baños de fosfato de zinc la capa contendrìa

Zn3(PO4)2.4H2O y Zn2Fe(PO4)2.4H2O





FOSFATIZADOCaracterísticas de los diferentes proceso de fosfatizado





FOSFATIZADO

Características de los diferentes proceso de fosfatizado





CROMATIZADO

Las películas de conversión a base de

cromatos son una mezcla de óxidos amorfos

hidratados de cromo (Cr+3 – C+6), óxidos de

aluminio hidratado y ferrocianuros. La

cantidad de Cr+6 estimada en estas

sustancias esta entre 6 a 50%. Por ejemplo,

en el caso del cromatizado del aluminio, éste

último en contacto con el baño de sales de

cromo reacciona produciendo óxido de

aluminio y óxido de cromo de acuerdo a la

siguiente reacción:

2Al + 2Na2CrO4 Al2O3 + 2Na2O + Cr2O3





CROMATIZADO

Cromatizado del

aluminio

Anodizado del aluminio





Es un proceso electroquímico por

el cual se deposita un metal sobre

otro substrato metálico por

electrodeposición. Empleando el

principio inverso de la corrosión

electroquímica el metal a ser

recubierto es colocado como

cátodo en una solución que

contiene iones metálicos y a través

de la cual se hace pasar una

corriente eléctrica.

Ni Ni+2 + 2e- Ni+2 + 2e- Ni

GALVANIZADO ELECTROQUÍMICO

(ELECTROPLATING)





La electrodeposición es llevada

a cabo en un baño galvánico el

cual esta almacenado en un

tanque no metàlico

(usualmente plástico).

Materiales ferrosos y no ferrosos pueden ser galvanizados con

una variedad de metales: aluminio, latón, bronce, cadmio,

cobre, cromo, hierro, plomo, níquel, estaño, zinc así como

metales preciosos como oro, platino y plata.


(ELECTROPLATING)






(ELECTROPLATING)





Soldadura por resistencia en aceros

galvanizados

115








• Por soldadura






Recubrimientos metálicos por

soldadura

Plaqueado (Cladding)

Empapelado





Plaqueado (cladding) de aceros

ordinarios con acero inoxidable





Una antorcha GTAW es

ubicada luego de la

soldadura para

refusionar y calentar el

depósito, evitando con

ello que se enfríe

rápidamente

Una antorcha GMAW deposita un recubrimiento (tipo 309) sobre un

substrato de acero 21/4Cr-1Mo

Cladding http

://w

ww

.we

ldin

gserv

ice

s.c

om

/

Innovación

tecnológica





Southeastern Mechanical Service ha empleado el

mismo método para revestir tubos de acero al C

con Inconel 625 empleando proceso GMAW-P.

Con ello ha logrado incrementar en 300% la vida

de los tubos de supercalentadores de plantas

incineradoras

Cladding





Cladding





Ubicaciones típicas de

fallas en Coke Drums

Estos equipos trabajan a

temperaturas entre 430-480 C

expuestos a hidrocarburos

conteniendo altos contenidos de

S.

Los materiales estan expuestos a

sulfidación y carburización.

Se emplean planchas de acero al

C con una cubierta (clad plate) de

acero inoxidable martensítico

(AISI 410S) o ferrítico (AISI405).





El empapelado

―wallpapering‖El empapelado consiste en forrar las

paredes interiores de plantas de limpieza

(FGD) de gases con laminas delgadas de

acero inoxidable o superaleaciones para

prevenir la corrosión generalizada y por

picadura provocada por SO2

Empapelado





El empapelado de acero inoxidable es difícil por las siguientes razones:

1. Las platinas son muy delgadas (1.5 - 3 mm) y se pueden producir

perforaciones durante la soldadura

2. Se requiere un calor de

aporte muy preciso para

que suelde bien al

subtrato de la plancha de

acero ordinario

3. Se emplea un material

de aporte altamente

aleado ER NiCrMo-3 para

que soporte la corrosión

Empapelado





Soldadura TIG de platinas de aleación base Ni ―C-

276‖ (1,6mm) unidas al substrato de acero al C

empleando como metal de aporte ERNiCrMo-14

La técnica del

―empapelado‖ se

emplea mucho en la

fabricación de

plantas

desulfurizadoras de

gases de centrales

térmicas a carbón.

El empapelado

“wallpapering”

Empapelado





Metal Muntz





Soldadura por explosión

128








• Por soldadura






ROCIADO TÉRMICO

El rociado térmico (Thermal

Spray) es un proceso de

recubrimiento que permite la

formación de una capa

superficial protectora, cuya

naturaleza es muy variada

pues los recubrimientos

pueden ser metálicos,

cerámicos, plásticos,

polímeros o cualquier

combinación que se necesite

para obtener un amplio rango

de características físicas.





ROCIADO TÉRMICO

A través de este proceso se brindan recubrimientos

protectores contra la corrosión, contra el desgaste.

abrasión, oxidación a alta temperatura, etc. Una de

las grandes ventajas de estos procesos es que se

puede usar también como una técnica de

reparación de elementos y estructuras metálicas.





ROCIADO TÉRMICO





ROCIADO TÉRMICO

Es el proceso más simple y más económico de los procesos de rociado térmico. El material de aporte puede ser alambre o polvo. El proceso térmico se crea a través de la combustión de oxígeno y acetileno. Esta fuente de calor crea una corriente de gas. El material a ser depositado es conducido hacia la flama en la forma de un alambre o de polvo, el cual es fundido y luego atomizado a través de un chorro de aire comprimido que sirve además para acelerar las partículas hacia el substrato

Proceso ―Flame

spray‖





ROCIADO TÉRMICO

En este proceso se crea un arco entre dos alambres metálicos que actúan

como materiales de aporte o consumibles. Es arco eléctrico es generado

entre estos dos electrodos a partir de una diferencia de potencial,

provocando la fusión de los alambre y posterior atomización por un chorro

de aire comprimido que también transporta las partículas hacia el substrato

a recubrir.

Proceso ―Arc spray‖





ROCIADO TÉRMICO

Este proceso usa un arco electrico DC para generar una corriente de gas

plasma ionizado de elevada temperatura, la cual actúa como una fuente de

calor y además de elemento impulsor. El material de aporte es conducido, en

forma de polvo, hacia la cámara jet donde en contacto con el plasma es

fundido y proyectado hacia el substrato . Debido a las muy altas temperaturas

que produce (15000 C) y a la alta energía térmica de la antorcha plasma es

posible emplear materiales de aporte de alto punto de fusión.

Proceso ―Plasma

spray‖

El gas plasma (Ar, Ni, H,

He)





ROCIADO TÉRMICO





Soldadura de materiales plaqueados

138

tema 2.20 - recubrimientos

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