Riassunto analitico
Cold Spraying è una tecnologia di rivestimento basata sull'impatto ad alta velocità di piccole particelle aerodinamiche (generalmente 1-50 micron di diametro). Un rivestimento si forma attraverso un'intensa deformazione plastica delle particelle che incidono su di un substrato ad una temperatura ben al di sotto del loro punto di fusione. Durante il processo cold spray, la temperatura del flusso di gas è sempre inferiore al punto di fusione del materiale in polvere con un rivestimento che si forma allo stato solido. Anche se la tecnica è relativamente giovane, i rivestimenti cold spray sono già utilizzati in diverse applicazioni industriali, dove un requisito è la drastica riduzione dell'ossidazione all'interno del rivestimento (strati di rame in applicazioni elettriche, ripristino di componenti aerospaziali, riporti magnetici per riscaldamento domestico ad induzione, etc...). Un campo di applicazione potenzialmente rilevante per i rivestimenti cold sprayed è la protezione da corrosione, in quanto i rivestimenti prodotti dovrebbero essere molto densi, quasi come "massivi". Tuttavia, la produzione di rivestimenti privi di difetti necessita di un'attenta ottimizzazione, in particolare per metalli come l'alluminio e le sue leghe (bassa densità e alta capacità termica). Questa tesi, infatti, riguarda la caratterizzazione di rivestimenti in alluminio e in lega 6061 su differenti substrati. I test e le analisi hanno interessato la microstruttura (SEM-EDS), la resistenza alla corrosione (polarizzazione elettrochimica) e adesione secondo norma ASTM C633 in funzione del tipo di substrato e in presenza di un trattamento laser simultaneo al processo di deposizione cold spray. Inoltre, rivestimenti senza substrato sono stati realizzati per la misura delle proprietà meccaniche tramite Dynamical Mechanical Analysis. La tesi è stata portata avanti presso la Tampere University of Technology e la caratterizzazione completata presso l'Università di Modena e Reggio Emilia.
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Abstract
Cold spraying is a coating technology based on aero and high-speed impact dynamics of small particles (usually 1–50 μm in diameter). A coating is formed through the intensive plastic deformation of particles impacting on a substrate at a temperature well below the melting point of the spray material. The temperature of the gas stream is always below the melting point of the particulate powder material during cold spraying and the resultant coating is formed in the solid state. Even if the technique is relatively young, cold spray coatings is employed in many industrial applications, where the metallic layer must contain the minimum amount of oxidation (copper coatings in electric applications, repair of aerospace components, magnetic coatings for domestic induction heating, etc...). A major field for cold spray coatings should be corrosion protection, since the coatings are usually very dense and almost "bulk-like". Nevertheless, the production of defect free coatings needs a careful optimization in particular for metals like aluminum and its alloys (low density and high heat capacity). This thesis concerns the characterization of Al and 6061 Al-alloy coating on different substrates. The tests and analysis are focused on microstructure (SEM-EDS), corrosion resistance (polarization tests) and adhesion behavior (ASTM C633) as a function of the kind of substrate and in presence of a simultaneous laser treatment during the deposition process. Free standing coatings will also be produced to measure the mechanical properties of the coatings by Dynamical Mechanical Analysis. The thesis was carried out at the Tampere University of Technology and the characterization was completed at the University of Modena and Reggio Emilia.
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