O que é Pulverização Térmica? - Tipos e Aplicação

Hoje, os revestimentos de pulverização térmica são utilizados em várias indústrias diferentes. Esses revestimentos consistem em arame e pó fundido que são expostos à combustão de plasma ou oxi-combustível. O fogo do dispositivo de pulverização alimentará a mistura que foi aquecida e, uma vez pulverizada sobre o metal, a mistura reterá um revestimento firme.

Os revestimentos de spray térmico são usados ​​em um amplo espectro de muitas aplicações úteis, que podem incluir a proteção de aviões, edifícios e outras estruturas contra temperaturas extremas, produtos químicos ou condições ambientais, como umidade e chuva. Neste artigo, discutiremos o que é a pulverização térmica e como fazê-la, sua aplicação e benefícios.

O que é Revestimento por Pulverização Térmica?

As técnicas de pulverização térmica são processos de revestimento em que materiais derretidos (ou aquecidos) são pulverizados sobre uma superfície. A “matéria-prima” (precursor do revestimento) é aquecida por meios elétricos (plasma ou arco) ou químicos (chama de combustão).

A pulverização térmica pode fornecer revestimentos espessos (a faixa de espessura aproximada é de 20 mícrons a vários mm, dependendo do processo e da matéria-prima), em uma grande área com uma alta taxa de deposição em comparação com outros processos de revestimento, como galvanoplastia, deposição de vapor físico e químico .

Os materiais de revestimento disponíveis para pulverização térmica incluem metais, ligas, cerâmicas, plásticos e compósitos. Eles são alimentados na forma de pó ou fio, aquecidos a um estado fundido ou semifundido e acelerados em direção a substratos na forma de partículas de tamanho micrométrico.

A combustão ou descarga de arco elétrico é geralmente usada como fonte de energia para pulverização térmica. Os revestimentos resultantes são feitos pelo acúmulo de inúmeras partículas pulverizadas. A superfície pode não aquecer significativamente, permitindo o revestimento de substâncias inflamáveis.

A qualidade do revestimento é geralmente avaliada medindo sua porosidade, teor de óxido, macro e microdureza, resistência de união e rugosidade da superfície. Geralmente, a qualidade do revestimento aumenta com o aumento da velocidade das partículas.

Além das aplicações de equipamentos originais, os revestimentos de spray térmico são usados ​​para reparar peças desgastadas e danificadas em serviço e restaurar as dimensões das peças usinadas. Os revestimentos de spray térmico são usados ​​para restaurar as dimensões de componentes que foram desgastados ou corroídos, como rolos de impressão e rolamentos subdimensionados.

Como fazer a pulverização térmica?

A pulverização térmica é uma categoria genérica de processos de revestimento que aplicam um consumível como um spray de gotículas fundidas ou semi-fundidas finamente divididas para produzir um revestimento.

Distingue-se por sua capacidade de depositar revestimentos de metais, cermets, cerâmicas e polímeros em camadas de espessura substancial, normalmente de 0,1 a 10 mm, para aplicações de engenharia. Quase qualquer material pode ser depositado desde que derreta ou se torne plástico durante a operação de pulverização. Na superfície do substrato, as partículas formam “splats” ou “plaquetas” que se entrelaçam e se acumulam para dar o revestimento.

O depósito não se funde com o substrato nem tem que formar uma solução sólida para conseguir uma ligação. Esta é uma característica significativa da pulverização térmica em comparação com muitos outros processos de revestimento, particularmente processos de soldagem a arco, brasagem e revestimento a laser.

A ligação entre um revestimento pulverizado termicamente e o substrato é principalmente mecânica, e não metalúrgica ou fundida. A adesão ao substrato dependerá da condição da superfície do substrato, que deve ser limpa e rugosa por jateamento ou usinagem antes da pulverização.

Os processos de pulverização térmica têm sido amplamente utilizados por muitos anos em todos os principais setores da indústria de engenharia para proteção e recuperação de componentes. Os recentes desenvolvimentos de equipamentos e processos melhoraram a qualidade e expandiram a faixa de aplicação potencial para revestimentos termicamente pulverizados.

Tipos de processos de revestimento por pulverização térmica

Várias variações de pulverização térmica são distinguidas:

• Pulverização de plasma
• Pulverização de detonação
• Pulverização por arco de arame
• Pulverização de chama
• Pulverização de revestimento oxi-combustível de alta velocidade (HVOF)
• Combustível de ar de alta velocidade (HVAF)
• Pulverização quente
• Pulverização a frio
• Spray e Fusível

Nos processos clássicos (desenvolvidos entre 1910 e 1920), mas ainda amplamente utilizados, como pulverização por chama e pulverização por arco de arame, as velocidades das partículas são geralmente baixas (<150 m/s), e as matérias-primas devem ser fundidas para serem depositadas.

A pulverização de plasma, desenvolvida na década de 1970, utiliza um jato de plasma de alta temperatura gerado por descarga de arco com temperaturas típicas>15.000 K, o que possibilita a pulverização de materiais refratários como óxidos, molibdênio, etc.

Aqui discutimos os 5 processos mais comuns para gerar revestimentos de pulverização térmica em detalhes:

1. HVOF (Pulverização de Oxi-Combustível de Alta Velocidade)

HVOF é um processo que utiliza um maçarico que permite a propagação da chama sempre que o bico é utilizado. Isso cria uma aceleração rápida que acelera as partículas na mistura. O resultado final é um revestimento excepcionalmente fino que é aplicado uniformemente. Apesar de fino, este revestimento é forte e adere bem. Sua resistência à corrosão é melhor do que os revestimentos de plasma, mas não é adequado para altas temperaturas.

2. Pulverização por chama de combustão

A pulverização por chama de combustão é uma excelente opção para superfícies que não são projetadas para lidar com estresse extremo. O revestimento resultante deste processo não é fortemente aderido à superfície, uma vez que o mecanismo de pulverização é acionado por uma velocidade de chama menor.

A chama será gerada através do oxigênio que foi combinado com o combustível, e isso derreterá a mistura. A pulverização por chama de combustão é popular para aplicações de baixa intensidade devido ao seu baixo custo.

3. Pulverização de plasma

A pulverização de plasma faz uso da tocha de plasma como a principal ferramenta para aquecimento e pulverização do revestimento. Após o material em pó ter sido derretido, ele é então colocado no produto de uma maneira semelhante à pulverização de chama de combustão.

Os revestimentos que resultam da pulverização de plasma podem ter uma espessura de alguns micrómetros a alguns milímetros. Enquanto o pó é o material mais utilizado, metais e cerâmicas também são usados. O processo de pulverização a plasma é muito popular devido à sua adaptabilidade.

4. Pulverização de plasma a vácuo

A pulverização de plasma a vácuo é feita em um ambiente controlado, mas utiliza baixas temperaturas. Isso mantém o vácuo e ao mesmo tempo reduz os danos ao material. Uma variedade de combinações de gás pode ser usada para obter a pressão necessária para a pulverização.

A pulverização de plasma a vácuo é usada para itens como pára-choques de carros, painel ou caixas para espelhos de porta. Este processo também pode ser utilizado para o pré-tratamento de molduras de polietileno, que proporciona adesão para adesivos epóxi base água.

5. Pulverização de arco elétrico de dois fios

Este método de pulverização utiliza um ponto de arco que é criado entre dois fios que são eletricamente condutores. O derretimento ocorrerá no ponto em que os fios se conectam. O arco permite o aquecimento que, por sua vez, cria deposição e fusão, semelhante à pulverização de chama de combustão que é usada com um maçarico.

O ar comprimido será usado para pulverizar os revestimentos. Este procedimento é popular devido ao seu custo-benefício e normalmente usa alumínio ou zinco como material de base.

Vantagem dos revestimentos por pulverização térmica

Alguns dos benefícios dos revestimentos de spray térmico incluem o seguinte:

• Custo reduzido. O custo de reparar o componente é menor do que comprar um novo. Muitas vezes, o revestimento dura mais do que o material original usado.
• Baixa entrada de calor. Com poucas exceções, o processo de pulverização térmica deixa de lado o histórico térmico do componente.
• Versatilidade. Quase qualquer metal, cerâmica ou plástico pode ser pulverizado termicamente.
• Intervalo de espessura. Dependendo do material e do sistema de pulverização, os revestimentos podem ser pulverizados de 0,001 a mais de 1 polegada de espessura. A espessura normalmente varia de 0,005 a 0,1 polegada.
• Velocidade de processamento. As taxas de pulverização variam de 3-60 lb/h dependendo do material e do sistema de pulverização. As taxas típicas para aplicação de material são 1/2 -2 lb de material por pé quadrado por 0,01 polegada de espessura.

Desvantagens dos revestimentos de spray térmico

• Disfarça o substrato – como os revestimentos por pulverização térmica são tão eficientes em muitos casos, é impossível dizer de que material o substrato foi feito após o processo de revestimento, a menos que sejam mantidos registros rigorosos. Para mais informações, entre em contato com a Green Leaf Business Solutions aqui.
• Não é possível avaliar com precisão a eficácia – uma vez que o revestimento de spray térmico foi aplicado, muitas vezes é difícil dizer exatamente como o revestimento foi aplicado, exceto por uma avaliação visual.
• Configuração cara – alguns dos métodos de revestimentos por pulverização térmica exigem aparelhos muito caros, o que pode resultar em um alto custo inicial de configuração.