Riassunto analitico
Le leghe di magnesio sono caratterizzate da bassa densità ed elevata resistenza meccanica specifica, ma il loro utilizzo tecnologico è limitato dalla loro scarsa resistenza ad usura e corrosione.
Le tecnologie di termospruzzatura, che consistono nella proiezione di polveri riscaldate (plasticizzate o fuse) e accelerate verso un substrato da rivestire, possono dare un importante contributo per la modifica chimico/fisica superficiale di componenti metallici. In particolare, grazie alle moderate temperature ed alle elevate velocità delle particelle ottenute durante il processo di deposizione di tipo HVOF (“High Velocity Oxygen-Fuel”), è possibile ottenere dei rivestimenti densi e ben adesi al substrato. Si vuole quindi investigare se questa deposizione sia possibile anche su substrati in lega di magnesio, che, rispetto ad altri materiali più comunemente rivestiti tramite termospruzzatura, come gli acciai, potrebbero risultare particolarmente sensibili a fenomeni di alterazione termica indotti da tale processo.
In questo studio è quindi stata valutata la deposizione di rivestimenti metallici (lega Cu-9%Al-1%Fe: bronzo all’Al) e cermet (WC-10Co4Cr) su substrati in lega di magnesio AZ31 con la tecnologia HVOF, variando parametri di processo fondamentali come le portate di combustibile (idrogeno) e comburente (ossigeno) utilizzati per produrre il getto gassoso che riscalda e accelera per particelle di materia prima; la distanza della torcia dal substrato; il passo di deposizione, il numero di passate per ciclo e il numero complessivo di cicli; e l’utilizzo di un substrato sabbiato o non sabbiato.
Per ciascuna tipologia di rivestimento sono stati caratterizzati efficienza di deposizione, spessore del rivestimento, rugosità e stress residui, micro-durezza, resistenza a corrosione (tramite test di polarizzazione elettrochimica e test “corrodkote”), resistenza ad impatto ciclico.
Tramite l’analisi di micrografie acquisiate al microscopio elettronico a scansione, si è appurato che le deposizioni sono risultate tutte dense, con bassi livelli di porosità (≤1% per i rivestimenti WC-CoCr, ≤6.5% per i rivestimenti in bronzo).
Non si sono riscontrate notevoli variazioni della rugosità dei riporti in WC-CoCr in funzione dei parametri di deposizione, mentre i riporti in bronzo hanno rugosità lievemente inferiore quando depositati su substrati non sabbiati.
Come era prevedibile, il rivestimento cermet possiede una durezza molto maggiore rispetto a quello in bronzo. Di conseguenza, durante i test d’impatto, sebbene nessuno dei due rivestimenti abbia mostrato segni delaminazione all’interfaccia, cosa che indica un ottimo livello di adesione in tutti i casi, i campioni di WC-10Co4Cr hanno generato più cricche circonferenziali rispetto a quelli rivestiti in bronzo, a causa della loro minore duttilità. A causa della loro maggior rigidezza elastica e minor duttilità, si è perciò ritenuto importante investigare lo stato tensionale residuo dei rivestimenti WC-CoCr: dove sono stati determinate tensioni compressive in tutti i rivestimenti, probabilmente a causa degli stress termici indotti dalla diversa dilatazione termica del rivestimento e del substrato durante la fase finale di raffreddamento al termine della deposizione.
I test di polarizzazione hanno evidenziato correnti di corrosione dell’ordine di 2-5 μA/cm2, circa 100 volte inferiori rispetto a quelle caratteristiche della lega di Mg non rivestita, per tutti i campioni sia con rivestimento in WC-CoCr, sia in bronzo. Tuttavia, questi ultimi hanno dimostrato un potenziale di corrosione più nobile (circa -300 mV), cosa che può indicare un minor contenuto di porosità interconnessa nel riporto. Coerentemente, nel test corrodkote, i rivestimenti in bronzo hanno mostrato una miglior resistenza alla corrosione.
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