Oxidación a alta temperatura de recubrimientos laser cladding MCrAlY sobre un acero inoxidable austenitico

Autores UPV
Año
CONGRESO Oxidación a alta temperatura de recubrimientos laser cladding MCrAlY sobre un acero inoxidable austenitico

Abstract

Los componentes de turbinas aeronáuticas y de generación eléctrica se protegen con capas barrera de aleaciones MCrAlY (donde M=Ni, Co, Fe o combinaciones entre ellas). Las superaleaciones base níquel del tipo NiCoCrAlY y CoNiCrAlY son ampliamente usadas como recubrimiento de piezas y como capa de unión entre sustrato y recubrimientos cerámicos, debido a su buena adherencia, alto módulo de elasticidad, buenas propiedades mecánicas, y a su buena resistencia a la oxidación a alta temperatura, por ello se usan cada vez más en componentes mecánicos de modernas turbinas de gas. El Laser Cladding (LC) es una técnica de manufactura flexible que permite depositar cordones y también recubrimientos densos, capa a capa sobre superficies complicadas, con la finalidad de realizar reparaciones en componentes de alto coste, así como también incrementar la vida en servicio de componentes sometidos a altas temperaturas. En este trabajo se ha obtenido recubrimientos densos, con buena unión metalúrgica, baja porosidad y baja tasa de dilución con el sustrato, mediante deposición por laser cladding coaxial, y se ha evaluado el comportamiento a alta temperatura de dos recubrimientos MCrAlY (NiCoCrAlY y CoNiCrAlY) mediante la oxidación isotérmica en aire estático a 1100 ºC durante 5, 10, 25, 50, 100 y 200 h en un horno de atmosfera controlada. La posible formación de óxidos en la superficie y en la sección transversal de las muestras oxidadas ha sido evaluada por microscopía electrónica de barrido de emisión de campo (FESEM) con corte mediante cañón de iones focalizados (FIB), microscopia de fuerza atómica (AFM) y difracción de rayos X (DRX). La microestructura de los recubrimientos obtenidos se compone de una fase dendrítica γ y una fase interdendrítica β, las cuales dependen de la composición química del recubrimiento. A alta temperatura, el crecimiento y la formación de óxidos en el recubrimiento proporcionan una protección al substrato subyacente de la corrosión a temperatura elevada, lo que limita la degradación oxidativa del mismo. El recubrimiento base Cobalto (CoNiCrAlY) presenta una menor ganancia de peso por unidad de superficie y menor espesor de capa de óxidos que el recubrimiento base Níquel (NiCoCrAlY) luego de los ensayos de oxidación. La evolución de los óxidos estequiometricos evaluados en la superficie oxidada de ambos recubrimientos muestra un crecimiento inicial de Cr2O3 que es reducido gradualmente, apreciándose un aumento de la cantidad de Al2O3, y en el caso del recubrimiento base Cobalto de CoO y NiO, con el tiempo de oxidación.