eieneia téeiiica

Proyección de partículas

fundidas a altas temperaturas

DEMETRIO ALVAREZ-ESTRADA Investigador Científico del C. S. I. C.

RESUMEN Se exponen en este trabajo de revisión ías técnicas empleadas ac­

tualmente en la proyección de partículas fundidas para la obtención de recubrimientos cerámicois delgados sobre soporte cerámico y para la esferoidización de materiales cerámicos. Se describen los sopletes de gas y de plasma que se utilizan para estos fines, se consideran los materiales cerámicos de más aplicación, las propiedades de los recu­brimientos que se obtienen y algunos de sus posibles empleos en la industria cerámica.

SUMMARY

The modern techniques employed to obtain thin ceramic coatings on ceramic materials by spraying molten particles are briefly reviewed Attention is also given to the fabrication of spherical ceramic particles.

A description is made of the gas and plasma guns used for these purposes. A discussion on materials, properties of the coatings, ana uses in the ceramic industry is also included.

Í. Introducción.

Los recubrimientos cerámicos, bien sean engobes, esmaltes o vidriados, se aplican corrientemente empleando una suspensión espesa, generalmente acuosa, de la sustancia sólida que va a constituir el recubrimiento. Esta suspensión suele depositarse sobre el cuerpo a recubrir (soporte) en forma de una capa delgada, aplicada mediante inmersión del soporte en la suspensión, o bien pro­yectando la suspensión pulverizada sobre el soporte, mediante una pistola de aire comprimido. Una vez aplicado y seco el recubrimiento, debe calentarse junto con el soporte, bien para cocer los dos juntos o bien para fundir única­mente el recubrimiento y darle así sus características peculiares de brillo, dureza.

(*) Conferencia p r o n u n c i a d a en la V S E M A N A D E E S T U D I O S C E R Á M I C O S , celebrada en Madr.id en el m e s de m a y o de 1963.

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PROYFXXIÜN DE PARTÍCULAS FUNDIDAS A ALTAS TEMPERATURAS

refractariedad^ conductividad térmica o eléctrica, etc., que son necesarias para su empleo.

En estos procedimientos, generalmente usados por los ceramistas, siempre se aplica el esmalte en frío sobre el soporte cerámico también frío, aunque éste haya sido bizcochado o cocido de antemano.

Ahora bien, existen otros procedimientos, generalmente poco conocidos de los ceramistas, que consisten en proyectar el recubrimiento fundido sobre el soporte calentado a temperatura moderada; esto permite aplicar recubrimientos refractarios sobre productos cerámicos menos refractarios, lo cual es imposible de realizar en una cocción cerámica. A la exposición de estos procedimientos va dedicado este trabajo de revisión.

II. Técnicas de aplicación.

En los últimos cuarenta años se han hecho muchas tentativas para producir recubrimientos cerámicos por calentamiento y proyección de un material cerá­mico en una sola operación. En este sentido existen patentes por lo menos des­de 1915 (1), en las cuales se protegen fundamentalmente los mismos métodos de aplicación que se emplean en la actualidad.

El principio esencial de estas técnicas consiste en introducir el material que va a constituir la cubierta cerámica, bien en forma de barra, bien en forma de polvo, en una llama con temperatura suficiente para fundirlo rápidamente y en el mismo instante proyectarlo a gran velocidad, en forma de niebla, sobre la superficie del objeto que se va a recubrir.

Dada la simplicidad del proceso, pueden prepararse cubiertas cerámicas para una gran variedad de materiales, pero han de tenerse en cuenta, por lo menos, los tres factores limitativos siguientes : a) El material deberá fundir rápidamente en la llama, b) No deberá disociarse ni experimentar pérdidas por volatiliza­ción durante el proceso de aplicación, c) El material fundido deberá proyectarse en gotas, sin dar lugar a la formación de fibras.

Veamos algunos ejemplos (1) : El óxido cobaltoso funde en la llama oxiaceti-lénica, se proyecta formando esferas líquidas y enfría sobre la superficie del so­porte formando una cubierta de óxido cobaltoso. En cambio, el carburo de silicio no funde, sino que se disocia antes de fundir y al proyectarlo, lo que se obtiene sobre el soporte es una cubierta de sílice formada por oxidación del silicio durante su trayecto en el aire. Si se trata de obtener una cubierta de sílice a partir de sílice pura en forma de barra, efectivamente, la barra de sílice comienza a fundir al penetrar en la llama, pero debido a la lenta disminución de su viscosidad al aumentar la temperatura, se producen fibras de sílice y no

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gotas de sílice líquida, por lo cual no puede obtenerse la cubierta; en cambio sí se obtiene bien si se opera con sílice en polvo.

La fusión del material en la llama le hace pasar de sólido a líquido, por tanto las características del recubrimiento formado pueden ser muy distintas de las del material que lo produjo, sobre todo en lo que se refiere a estructura, tamaño de cristales y propiedades físicas. Muchas veces las fases cristalinas del recubrimiento serán distintas de las del material inicial, como ocurre, por ejemplo, con la mullita y la forsterita, que producen un recubrimiento vitreo, no cristalino. Por el contrario, algunos materiales, tales como el aluminato de magnesio y el óxido de cromo, funden y recristalizan en la misma fase en que se encuentra el producto original. Con la a-alúmina se obtienen recubrimientos de y-alúmina, debido al rápido enfriamiento de las esferas fundidas. Con el óxido de circonio estabilizado, en el cual existe la forma cúbica como mayorita-ria y la forma natural monoclínica como minoritaria, se obtiene un recubri­miento que no contiene más que la forma cúbica. El silicato de circonio produce recubrimientos formados por un vidrio silíceo con alto contenido en óxido de circonio cúbico.

Los gases que se deben emplear para producir la llama de fusión y la forma de inyectar el aire para la proyección, dependen del material que se va a em­plear para el recubrimiento, siempre que se cumpla la condición de que el ma­terial funda rápidamente en la llama sin que ocurran volatilizaciones. Según el caso se puede emplear, por ejemplo, una de las llamas siguientes :

Gas del alumbrado-aire L800«C Gas del alumbrado-oxígeno 2.700«C Butano-aire 1.900°C Butano-oxígeno ... 2.900«C Hidrógeno-oxígeno 2.600«C Acetileno-oxígeno . 3.100«C Cianógeno-oxígeno 4.700< C Plasma \ > 5.000' C

[en condiciones especiales " V . > 30.000°C] (2)

En general, la temperatura de la llama debe ser por lo menos un 50 % su­perior a la del punto de fusión del material a emplear. Hay que tener en cuenta que las temperaturas a que llegan las partículas sólidas en estas llamas están afectadas por las dimensiones de las mismas, su poder emisivo y los conos

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tiempos de recorrido en las distintas zonas de la llama, de forma que no pueden llegar nunca a la temperatura de la misma.

La superficie del soporte a recubrir debe estar preparada para que las gotícu-las fundidas se adhieran firmemente a ella, pues de esto depende en gran parte la adherencia del revestimiento. Aparte de estar bien limpia de grasas y otras materias extrañas, es conveniente que tenga una rugosidad uniforme, por lo que los mejores resultados se obtienen generalmente esmerilando la superficie con un chorro de arena de intensidad proporcional a la dureza de la superficie.

Por otro lado, al aplicar estas técnicas deben tenerse en cuenta algunos factores importantes que inñuyen sobre las propiedades de los revestimien­tos (3) según ha sancionado la práctica, de forma que para un material y un soporte dados y para un reglaje óptimo de la llama, debe tenerse en cuenta lo siguiente :

a) Granulometña del polvo: Durante la corta permanencia de las partícu­las en la llama, que es del orden de la centésima de segundo, éstas deben llegar a su temperatura de fusión. En consecuencia, las partículas han de tener poca masa, lo que impone un límite a su tamaño, que en general no puede ser su­perior a 50 ¡1. Claro que esto es una cuestión relativa, pues el tamaño máximo de partícula, para un tiempo determinado, dependerá principalmente de la tem­peratura de fusión del material, de su conductividad térmica y de la temperatura de la llama. En una llama de butano-aire (1.900^C) se pueden proyectar perfec­tamente partículas de hasta 100 /i de un vidrio especial para reflectores, que funde a 950°C.

Tanto para los sopletes alimentados por gravedad como para los provistos de distribuidor de polvo, está comprobado que es muy importante la regulari­dad del grosor de los granos, es decir, que la dimensión de éstos sea lo más uniforme posible. En el primer caso, para que el polvo caiga fácilmente, y en el segundo, para que la suspensión en el gas-vehículo sea uniforme, lográndose así en ambos casos que el polvo llegue a la llama con la mayor regularidad posible, pues de ésto depende estrechamente la calidad del recubrimiento.

b) Constitución de las barras: Es muy importante cuando se opera con ba­rras, que éstas fundan de una forma regular, produciendo gotículas de dimen­siones lo más uniformes posibles, ya que ésto influye directamente sobre la textura del recubrimiento. Para ello es necesario controlar la granulometría del mate­rial de las barras y la porosidad de éstas ; las barras tienen que resistir correc­tamente el choque térmico a que serán sometidas al ir introduciéndose lenta­mente en la llama, para evitar desprendimientos de trozos que al fundir insufi­cientemente causarán defectos de estructura en el recubrimiento.

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c) Gasto de material aportado: El material proyectable que entra en la llama enfría ésta. Por tanto, si la cantidad que penetra es excesiva, el material fundido que constituye las gotículas no estará suficientemente fluido en el mo­mento del choque con la superficie del soporte y entonces se obtiene un recu­brimiento poco compacto. Se puede comprobar que, para una llama correcta­mente regulada, si se va aumentando gradualmente el gasto de material, empezando por un gasto muy pequeño, la porosidad del recubrimiento permanece constante hasta un cierto valor del gasto en que la porosidad comienza a crecer, por la causa antedicha. Tanto para el caso de barras como para el de polvo, se determina el gasto correcto de un material para una llama determinada, me­diante ensayos y observación visual del funcionamiento del soplete.

d) Ángulo de incidencia de la llama: La práctica demuestra que los án­gulos de incidencia superiores a 45° no son convenientes, debido a que las go­tículas fundidas no pueden adherirse uniformemente a la superficie, acumulán­dose en los salientes de las rugosidades y dando recubrimientos discontinuos.

e) Distancia de proyección: Influye sobre la textura del recubrimiento, pero esta influencia es pequeña cuando se trabaja entre 6 y 16 cm. que son los límites generalmente admitidos. Este efecto depende sin duda de la velocidad y tem­peratura de las gotículas en el instante de chocar contra la superficie del so­porte.

f) Temperatura de la superficie del soporte: Está comprobado que un au­mento grande de temperatura durante la operación, disminuye la adherencia del recubrimiento; muchos desprendimientos del revestimiento son debidos al desconocimiento de este hecho. Por tanto, es interesante conocer la temperatura que toma la superficie a recubrir, durante la proyección del material, siempre que esta medida no encierre muchas dificultades. El calentamiento de la super­ficie del soporte durante la proyección está condicionado por la masa y forma del soporte, la distancia de proyección, la velocidad relativa del desplazamiento soplete-soporte y la periodicidad de las pasadas. En ciertos casos, es conveniente precalentar moderadamente la pieza (soporte) que se va a recubrir.

III. Descripción de los aparatos.

Los sopletes para proyección de partículas a alta temperatura se pueden dividir en tres clases (4) :

1.—Sopletes de llama que funcionan con polvo. En estos sopletes la mezcla combustible-comburente se distribuye en un disco con numerosos orificios;

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Fig. 1.—Soplete de gases para alimentar con polvo por gravedad (Linguet, R., Kodier, G. y Roger, / . , re/. (3).

por el centro del disco se puede inyectar aire a presión, para proyectar las partículas fundidas a gran velocidad o para regular entre ciertos límites la temperatura de la llama. El polvo que va a constituir el recubrimiento se

^^3^^^^^^::

^ ^

Pig 2. Soplete de gases para alimentar con polvo en sus'pens'ón en uno de los gases. (Lin­guet, R., Rodier, G. y Roger, J., ref. (3).

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puede hacer llegar a la llama de las formas siguientes : a) Por gravedad} (figura 1), en este caso se hace llegar el polvo delante de la boquilla de salida del aire comprimido, mediante un tubo y un plano inclinado, ayu­dándole a resbalar mediante una vibración originada por una bobina de núcleo deslizante alimentada con corriente alterna, b) Puesto en suspensión en uno de los gases de alimentación de la llama (fig. 2). c) Puesto en sus­pensión en la corriente de aire adicional, cuando se trata de materiales poco refractarios, pues esta corriente de aire enfría la llama.

2.—Sopletes de llama que funcionan con barras. En este tipo de sopletes (fi­gura 3), la mezcla combustible-comburente se distribuye en un soplete anu­lar cuyos orificios se disponen en corona sobre una boquilla también anular. La barra de material a proyectar penetra por un orificio situado en el centro de dicha boquilla, avanzando lentamente y recibiendo al mismo tiempo un movimiento de rotación mediante un motor de velocidad variable. Esta barra funde a algunos milímetros de la boquilla anular y el líquido es arras­trado en gotitas, en parte por la acción de una corriente regulable de aire comprimido en forma de corona anular concéntrica exteriormente con la llama, la cual las proyecta a gran velocidad. Una derivación del aire com­primido se envía al espacio anular (una a dos décimas de milímetro) entre la barra y su guía, para enfriar ésta y al mismo tiempo evitar posibles retrocesos de llama.

Fig. 3.—Soplete de gases alimentado con barra. (Linguet, R., Rodier, G. y Roger, / . , réf. (3).

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-Sopletes de plasma. La temperatura de las llamas de gases viene limitada por la energía de los enlaces químicos que constituyen las moléculas. Pero por encima de 5.000°C, se disocian también los átomos y entonces las llamas están constituidas por una mezcla de iones positivos, electrones libres y átomos neutros no disociados, e incluso, en las zonas periféricas de la llama se encuentran moléculas incompletamente ionizadas. La mezcla de todas estas materias es lo que se llama plasma (4), el cual no pertenece a ninguno de los tres estados de la materia (*).

Agua de refrigeración

Fig. 4.—Soplete de plasma para alimentar con polvo. (Linguet, R. ref. (3).

Rodier, G y Roger, ].,

(*) Más exactamente, como dice Delcro'x (5), cuando el grado de ionización de un gas es igual a la unidad, el número de moléculas neutras es nulo. Se dice entonces que el gas está totalmente ionizado o que constituye un plasma.

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Estos plasmas se producen al hacer pasar una corriente gaseosa a través de un arco eléctrico Aunque hace mucho tiempo que se sabe producirlos, ha sido en estos últimos años cuando se ha aprendido a utilizarlos prácti­camente, como consecuencia de estudios teóricos sobre temperaturas y gra­dos de ionización en las llamas, necesarios para resolver los problemas de reentrada en la atmósfera de los vehículos espaciales.

Un soplete de plasma (fig. 4), se compone esencialmente de una cámara semiesférica a la cual llega el gas (por ejemplo, argon), tangencialmente y toma, por tanto, una velocidad tangencial a la pared, entrando en rotación alrededor del eje de la cámara, en el cual está situado el ánodo de un generador de corriente continua. Este ánodo tiene que ser de grafito o de un metal refractario. Al saltar el arco entre el ánodo y el cátodo, el gas inyectado lo sopla, envolviéndolo en espiral y alargándolo; de esta forma se eleva la temperatura del arco por dos causas : una, por efecto de punta térmica que le hace más conductor en el centro que en las paredes, y otra por un efecto magneto-hidrodinámico, debido al campo magnético del mis­mo plasma, que constriñe aún más la columna de éste y le lleva a una tem­peratura muy elevada. El polvo del material que va a constituir el recu­brimiento se introduce en suspensión en el gas que ha de formar el plasma (figura 5), o se dispone en forma de barra delante de la llama de plasma (fi-

Ele€trodo(€citodo) Gas para plasma Polvo de la tolva

Partículas de polvo en el gas portador

o «o o 0*00® o

7 Entrada de gas

paro plasma-Conexiones para la corriente continua yagua para

— refrigeración del soplete

Llama de p i a m a / Partículas

Ánodo Partículas fundida* esferoidizodas

Arco eléctrico

Pig. 5. Soplete de plasma alimentado con polvo, ref. (5).

gura 6) (6), con lo cual se le obliga a atravesar zonas con temperatura sufi­ciente para proyectarlo al estado de fusión. Con gases poliatómicos se obtiene mayor temperatura que con gases monoatómicos (gases nobles).

Con un soplete de plasma de 40-50 kw. se pueden fundir directamente materiales considerados como muy refractarios, tales como magnesia, cir-cona, carburo de tungsteno y carburo de cromo.

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SOPLETE DE PLASMA

BARRA DE MATERIAL A ESFEROIDIZAR

PARTÍCULAS FUNDIDAS

GAS DE ENFRIAMIENTO

=i5 PARTÍCULAS

ESFEROIDIZADAS ~

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Fig. 6.—Soplete de plasma alimentado con barra y obtención de partículas esferoidizadas, reí. (6).

IV. Recubrimíentos y aplicaciones.

Aunque la gama de recubrimientos aplicables por estos procedimientos puede ser muy extensa, vamos a considerar algunos útiles para aplicaciones en cerá­mica. Ahora bien, conviene antes señalar, que por el procedimiento del polvo se proyectan gotas más finas que con el de barra, pero los recubrimientos obte­nidos con polvo tienen generalmente mayor porosidad abierta que los obtenidos con barra. Cuando el material proyectado puede tener varios estados alotrópicos, generalmente la forma cristalina adoptada es la primera que pued? formarse a partir del estado fundido, puesto que hay un enfriamiento brusco ; si después se vuelve a elevar la temperatura, se pasa a la forma cristalina más estable. Debido al proceso de proyección, estos revestimientos suelen tener estructura laminar, lo que hace que cambien profundamente algunas propiedades físicas del mate­rial proyectado, por ejemplo, la conductividad térmica suele ser mucho menor

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que para el mismo material con la misma porosidad, pero medida en un bloque ; esto es un hecho importante cuando interesa aislar térmicamente al soporte. El espesor más favorable de estos recubrimientos es de 0'2 a 0'3 mm., dando superficies que se pueden rectificar y pulir.

Entre los revestimientos más importantes por sus numerosas aplicaciones, desde el punto de vista cerámico, se pueden considerar los siguientes :

1. La alúmina: Es el material que tiene mayor número de aplicaciones. Ya se ha dicho que cuando se proyecta una barra de a-alúmina se obtiene un recu­brimiento de y-alúmina, debido al rápido enfriamiento que sufren las esferas fundidas; a veces también se encuentra 8-alúmina (7). Es sorprendente que se encuentren estas formas, tal como ocurre el proceso, pero si el recubrimiento de y-alúmina se calienta a 1.400°C, se transforma totalmente en a-alúmina en sólo 45 minutos, con una contracción de un 3 %, debida a la mayor densidad de esta última. Esto, que hay que tenerlo en cuenta según los fines, puede aprovecharse industrialmente para obtener objetos impermeables de alúmina, haciendo la proyección sobre un soporte poco adhérente. Los recubrimientos de alúmina se utilizan cuando se requiere al mismo tiempo buena resistencia al desgaste por fricción y buena refractariedad. Son aislantes eléctrica y térmi­camente.

2. El óxido de circonio estabilidado: Da recubrimientos de circona cúbica, útiles en múltiples aplicaciones cerámicas; se emplea sobre todo cuando es necesaria alta refractariedad, buen aislamiento térmico en capa delgada, o débil reactividad química en contacto con productos fundidos. Produce recubrimien­tos de estructura laminar, como la alúmina, pero la laminación es menos pro­nunciada y el recubrimiento más uniforme que el de alúmina.

3. El silicato de circonio: Al proyectar el circón a alta temperatura, se di­socia en circona y sílice. Se obtienen, pues, recubrimientos de circona cúbica embebida en sílice vitrea, pero si se calienta hasta 1.500°C y se enfría, se trans­forman en circona monoclínica, circón y sílice vitrea. Estos recubrimientos muestran menos laminaciones que los de circona y los de alúmina, debido pro­bablemente a su naturaleza más vitrea. Sus propiedades son parecidas a las del óxido de circonio.

4. El óxido de titanio: E^te óxido, proyectado a alta temperatura, produce recubrimientos muy compactos, de porosidad casi totalmente cerrada, y en consecuencia de permeabilidad muy débil y susceptibles de tomar un bello pulimento. Estos recubrimientos son probablemente los que presentan mejor resistencia al desgaste por frotamiento. En las condiciones normales de pro-

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PROYECCIÓN DE PARTÍCULAS FUNDIDAS A ALTAS TEMPERATURAS

yección, son conductores de la electricidad, pero son menos refractarios que los de alúmina y los de circona.

5. La sílice: Los recubrimientos por proyección de sílice a alta temperatura no pueden conseguirse empleando barras, pues debido a la alta viscosidad de los vidrios de sílice en un amplio margen de temperatura, durante la proyección se obtienen fibras en vez de gotas. Pero sí es posible obtenerlos empleando polvo de sílice que se proyecta en gotas, y empleando barras o polvo de carburo de silicio, pues como ya se ha dicho, éste no funde sino que se disocia en C y Si, oxidándose ambos y proyectándose el último en forma de sílice fundida. Los recubrimientos de sílice tienen excelente resistencia al choque térmico, baja densidad, alto poder aislante térmico y alta viscosidad en su punto de fusión (8). La proyección de sílice fundida se emplea actualmente para la reparación de las paredes de sílice en los hornos túnel, a fin de tapar agujeros y fisuras, y en otras aplicaciones cerámicas,

6. La mullita: Se puede proyectar empleando barras y empleando polvo. Se obtiene un recubrimiento vitreo compacto, no cristalino, muy intresante para revestir o reparar cámaras de cocción de hornos construidas con ladrillos re­fractarios sílico-aluminosos, mejorando al mismo tiempo las propiedades de éstos en cuanto a refractariedad e inatacabilidad.

7. La forsterita: Se comporta análogamente a la mullita, dando un recu­brimiento vitreo compacto, interesante para emplear sobre refractarios básicos, mejorando sus propiedades.

8. La magnesia: Para proyectarla es necesario emplear el soplete de plasma, ya que los otros no alcanzan temperatura suficiente. También se emplea para recubrimientos de refractarios.

Se han ensayado, con buen resultado, otros muchos materiales que producen recubrimientos cristalinos, tales como óxidos de tierras raras, espinela de mag­nesio, fluoruro calcico, circonato de calcio, etc. Entre éstos, el titanato de bario (9) proyectado en polvo con soplete de hidrógeno-oxígeno produce recu­brimientos estables a la temperatura ambiente, formados por cristales cúbicos metastables y algunos cristales tetragonales ; sus propiedades dieléctricas son muy influidas por la distancia de proyección, especialmente la constante dieléc­trica, dando valores más bajos que los que corresponden al titanato de bario normal de estructura tetragonal, pero en cambio son muy impermeables al aire, tienen muy buena adherencia y muy buena resistencia al choque térmico.

Se ha venido observando a través de los distintos recubrimietnos obtenidos por proyección, que en general cuando en el recubrimiento existe una fase

2S2 ^ ^ ^ ' ^^^- ^^^- CERÁM., VOL. 3 - N.° 3

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vitrea, se presenta menos acusada la laminación y el recubrimiento obtenido tiene menor porosidad abierta, siendo por tanto menos permeable a los gases. Fundándose en esto, se han estudiado (10) recubrimientos a partir de mezclas de polvos de un vidrio con un óxido cristalino, tales como vidrio Pyrex-a-alú-mina, vidrio Vycor-a-alúmina, vidrio Pyrex-circona vidrio Vycor-circona, va­riando el contenido de vidrio entre 10 y 60 %. La proyección se realizó con barras de 3 mm. de diámetro obtenidas por las técnicas normales de extrusión, usando alginato amónico como aglomerante y estearato diglicol como lubri­cante y cociéndolas entre 950 y 1.550°C. Se empleó un soplete de acetileno« oxígeno. Si el contenido en vidrio es superior al 60 %, se obtienen fibras y, por tanto, no son utilizables. El examen por rayos X demostró que las composicio­nes alúmina-vidrio con contenido de éste superior al 10 % dan recubrimientos esencialmente no cristalinos, mientras que con las composiciones circona-vidrio se obtienen recubrimientos en los cuales coexisten las dos fases. Las compo­siciones más prometedoras resultaron ser las de 20 % de vidrio, aunque esto depende de la finalidad perseguida. Las porosidades de los recubrimientos des­cienden de un 10 a 20 % con alúmina o circona solas, a un 1-2 % en las composiciones 20-40 % Pyrex con alúmina o circona. El vidrio Vycor aumenta la porosidad, debido a su más alta viscosidad. La mejor de todas estas compo­siciones resulta ser la de 20 Pyrex-80 circona, que produce una microestructura muy densa, muy buena adherencia, se puede pulir y resiste perfectamente 1.500°C Además, después de un calentamiento a esta temperatura, se densifica aún más por pasar a formarse circón. En cambio, las composiciones de vidrio-alúmina, después de un tratamiento a l.OOO C, tienden a devitrificar y aparecen grietas en su estructura.

En resumen, la aplicación de recubrimientos cerámicos por proyección de partículas fundidas, a altas temperaturas y grandes velocidades, tiene actual­mente un vasto campo de aplicaciones industriales. Son procedimientos de muy fácil aplicación y que resultan económicos, sobre todo si se tiene en cuenta su rendimiento, poco gasto de material y las excepcionales propiedades de los recubrimientos obtenidos.

Estos recubrimientos se desarrollaron principalmente desde hace unos años, al tener que resolver ciertos problemas de protección contra la corrosión y elevación de temperatura de los metales que entran en la constitución de los motores a reacción y de los cohetes y naves espaciales a su reentrada en la atmósfera. A partir de entonces se les han ido encontrando múltiples aplicaciones en el campo cerámico propiamente dicho, tales como las que se han citado para la reparación de hornos, protección de refractarios mejorando sus propiedades, recubrimientos de cámaras de combustión y de ciertos crisoles para fusión de

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PROYECCIÓN DE PARTÍCULAS FUNDIDAS A ALTAS TEMPERATURAS

metales, protección de resistencias metálicas de hornos cerámicos eléctricos, recubrimientos de piezas cerámicas para fines especiales, decoración cerámica por "aerografía" a alta temperatura, recubrimientos dieléctricos, aislantes y con­ductores para aplicaciones eléctricas en alta y baja frecuencia, etc.

Las partículas proyectadas, al fundir, toman forma perfectamente esférica.

Gas de refrigeración

Polvo alimentado por tolva

" a fl B

Agua para el cambiador de calor ^mz:

Colector mov ib le

Fig. 7.—Obtención de partículas esferoidizadas por fusión con sopíete de plasma, ref (5)

por lo tanto, si en vez de hacerlas chocar fundidas contra una superficie, se las deja enfriar antes durante un cierto recorrido en el aire (fig. 5), se pueden obtener por este procedimiento partículas esféricas de una gran variedad de materiales cerámicos de alta o de baja temperatura.

Dos procedimientos empleados para la obtención industrial de dichas par­tículas, se representan esquemáticamente en las figuras 6 y 7, en las que se ponen de manifiesto los medios empleados para enfriar las esferitas obtenidas con el material tratado.

Un material esferoidizado posee muy buena fluidez para los mecanismos automáticos de alimentación, permite conseguir alta densidad en el empaque­tamiento por vibración (prensas vibrátiles), o se pueden conseguir productos de porosidad y permeabilidad controlados mediante el prensado y la sinteri-zación. Algunos materiales de alta temperatura esferoidizados se encuentran ya en el comercio, en tamaños equivalentes entre 100 y 325 mallas; entre ellos se pueden citar la alúmina, la circona y la muUita. Estas técnicas pueden real-

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o. ALVAREZ-ESTRADA

mente considerarse como un nuevo procedimiento de preparación de materias primas cerámicas más o menos cristalinas, por tratamiento a alta temperatura, constituyendo por tanto una nueva rama de la industria cerámica.

B I B L I O G R A F Í A

1.—AuLT, N. N., "Characteristics of refractory oxide coatings produced by flame-spraying", J. Amer. Ceram. Soc, 40 [3], 69-74 (1957).

2.—ANÓNIMO, "Plasma fourth state of matter". Ind. and Eng. Chem., 55 [1], 16-23 (1963). 3.—BLITON, J. L., y RECHTER, H. L., "Determination of physical properties of flame-

sprayed ceramic coatings". Amer. Ceram. Soc. Bull., 40 [11], 683-688 (1961). 4.— LiNGUET, R.; RoDiER, G., y ROGER, J., "Revêtements céramiques par projection à haute

temperature". Bull. Soc. Franc. Ceram. [54], 39-49 (1962). 5.—DELCROIX, M . J. L., "Notions générales sur les gaz ionisés et les plasmas". Mém. Soc.

Ing. Civ. France [ I ] , pág. 18 (1963). 6.—ANÓNIMO, "TWO methods for producing spherical particles of exotic and high tempera­

ture ceramic materials". Ceram. Ind., 77 [12], 72 (1961). 7.—MEYER, H., y DIETZEL, A., "Das Flammspritzen von Keramischen Überzügen". Ber.

Deut. Keram. Ges., 37 [4], 136-141 (1960). 8.—^WALTON, J. D., "Present and future problem areas for high temperature inorganic

coatings". Amer. Ceram. Soc. Bull., 40 [3], 136-141 (1961). 9.—BLITON, J. L., y HAVELL, R., "Physical properties of flame-sprayed ceramic coatings".

Amer. Ceram. Soc. Bull., 41 iW], 162-161 (1962). 10.—VASILOS, T., y HARRIS, G., "Impervious flame-sprayed ceramic coating". Amer. Ceram.

Soc. Bull., 41 [1], 14-17 (1962).

MAYO-JUNIO 1964 2SS

VACUOMETRO SEBAVA GRADUACIÓN DESLIZANTE 0-50 mm. de COLUMNA de AGUA

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F A C I L I T A

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la conducción del fuego a la marcha más conveniente.

o las maniobras de regulación del tiro.

comprobar si los horneros regulan el fuego según las instrucciones recibidas.