Método para la introducción de partículas de un material en capas en un proceso térmico de pulverización.

Método para la introducción de partículas (25) de un material en capas en un proceso de pulverización de gas frío,

en donde las partículas (25) son conducidas a través de un conducto de distribución (18) y mediante la boca (19) del conducto de distribución (18) son suministradas a una corriente de un gas portador (23), donde la corriente de un gas portador (23) sirve para transportar las partículas (25) a una superficie (22) de un componente (21) que debe ser revestida y, con este fin, es conducida a través de una cámara de estancamiento (15) y a continuación es acelerada a través de una boquilla (14), donde las partículas (25) se dispersan en un aditivo líquido o sólido antes de introducirse en el conducto de distribución (18), caracterizado porque energía calorífica es transferida hacia la cámara de estancamiento en una cantidad tal que el aditivo absorbe tanta energía térmica que al abandonar la boca (19) del conducto de distribución (18) dicho aditivo pasa al estado gaseoso en la corriente de un gas portador (23).

Método para la introducción de partículas de un material en capas en un proceso térmico de pulverización La presente invención hace referencia a un método para la introducción de partículas de un material en capas en un proceso de pulverización de gas frío, en donde las partículas son conducidas a través de un conducto de distribución y mediante la boca del conducto de distribución son suministradas a una corriente de un gas portador, donde la corriente de un gas portador sirve para transportar las partículas a una superficie del componente que debe ser revestida. Con este fin, la corriente de un gas portador es conducida a través de una cámara de estancamiento en donde también desemboca el conducto de distribución, y a continuación es acelerada a través de una boquilla sobre la superficie que debe ser revestida.

Los procesos térmicos de pulverización se utilizan por lo general para producir capas sobre componentes que deben ser revestidos o para dotarlos de otras propiedades que no poseen, de forma favorable en cuanto a costes. Con este fin, el material en capas debe ser introducido en el proceso de pulverización, donde éste usualmente se presenta en forma de partículas. Esas partículas son conducidas a través de un conducto de distribución que dichas partículas abandonan a través de una boca para ser recogidas por una corriente de un gas portador, la cual, con el objetivo del revestimiento, se dirige al componente que debe ser revestido. Para que las partículas se adhieran al componente que debe ser revestido, éstas deben recibir una cantidad de energía en función del método de revestimiento y del material, donde dicha energía permite que las partículas se adhieran sobre el componente que debe ser revestido. Esta transferencia de energía puede efectuarse por ejemplo calentando las partículas durante la pulverización o también acelerando las partículas. Sin embargo, en el caso de la pulverización de gas frío, la energía cinética introducida en el procedimiento a través de una aceleración, al impactar las partículas sobre el componente que debe ser revestido, se transforma en una deformación plástica, así como en calor. En el caso de una transferencia de calor suficiente, el calentamiento de las partículas genera un reblandecimiento o incluso un derretimiento de las partículas, gracias a lo cual se facilita una adherencia de las partículas que impactan sobre el componente que debe ser revestido.

En el caso de la pulverización de gas frío es primordial una transferencia de energía en forma de energía cinética, donde puede tener lugar un calentamiento adicional de las partículas, pero por lo general no se produce un fundido o un derretimiento de las partículas. Debido a la energía cinética elevada de las partículas, éstas se deforman plásticamente al impactar sobre la superficie que debe ser revestida, donde una deformación simultánea de la superficie provoca una adherencia de las partículas. Además, por ejemplo con la pulverización con llama de alta velocidad se proporciona un método térmico de pulverización, donde en la formación de la capa tanto la energía cinética, así como también la energía térmica de las partículas que impactan sobre la superficie que debe ser revestida, desempeñan un papel importante. A modo de ejemplo, la pulverización de gas frío se menciona en la solicitud DE 197 47 386 A1.

Para alcanzar un resultado del revestimiento de alta calidad es particularmente importante que las partículas proporcionadas para el revestimiento puedan ser suministradas a la corriente de un gas portador de forma bien definida. Para garantizar el punto mencionado debe suprimirse en especial una aglomeración de las partículas para que éstas puedan ser introducidas en la corriente de un gas portador del modo más uniforme posible y no como acumulaciones de gran tamaño. Tal como se describe en la solicitud US 6, 715, 640 B2, la reducción o la eliminación de una aglomeración de las partículas del revestimiento pueden tener lugar por ejemplo por vías mecánicas. Las partículas se almacenan en un recipiente en forma de embudo y se retiran del mismo en la cantidad respectivamente necesaria. La cantidad retirada puede tratarse a través de vibración y agitación, de manera que tiene lugar una separación de las partículas, permitiendo que las mismas sean suministradas a un gas portador. Gracias a ello se origina una mezcla de gas de partículas que, a través de un conducto de distribución, puede ser conducida a la corriente de un gas portador de un proceso térmico de pulverización .

A través de la publicación de A. Killinger y otros, "High-Velocity Suspension Flame Spraying (HVSFS) , a new approach for spraying nanoparticles with hypersonic speed", Surface & Coatings Technology 201 (2006) 1922 1929, así como de las solicitudes US 6, 579, 573 B2, US 6, 491, 967 B1, EP 1 134 302 A1 y DE 103 92 691 T5, se conocen métodos térmicos de revestimiento en donde la transferencia de energía en el haz con las partículas del revestimiento se efectúa a través de una llama, como por ejemplo a través de una llama de plasma. En este procedimiento de revestimiento de pulverización con llama la producción de la adherencia de las partículas del revestimiento sobre el sustrato que debe ser revestido se garantiza con una densidad de energía relativamente elevada, con la llama como fuente de energía. Esta fuente de energía se encuentra en forma de una llama en el centro de una boquilla para revestimiento, de manera que las partículas del revestimiento en forma de una dispersión líquida pueden ser suministradas directamente a la llama. La elevada densidad de energía de la llama garantiza así una evaporación completa del agente de dispersión, donde a través de un control adecuado de la distribución de energía para la llama puede ponerse a disposición la cantidad de energía necesaria para la evaporación. Debido a la densidad de energía elevada, la llama puede proporcionar fácilmente la cantidad de energía necesaria para la evaporación del agente de dispersión.

De acuerdo con lo descrito en la solicitud WO96/06957, la distribución de la suspensión líquida puede utilizarse también en el caso de una pulverización por plasma para proteger las partículas de la agresión térmica de la llama de plasma mediante el agente de dispersión líquido.

Gracias a la solicitud WO2005/061116 A1 se sabe que en un procedimiento de pulverización de gas frío también pueden utilizarse partículas que en su estructura representan una dispersión sólida. A modo de ejemplo, dichas partículas pueden componerse de cobalto, donde en la matriz del material de cobalto pueden estar incorporadas partículas de carburo de wolframio que producen una fase dispersada. Estas partículas pueden separarse sobre un sustrato, donde éste presenta la misma estructura que las partículas. Esto significa que la matriz de cobalto no es separada.

Por la solicitud US 5, 833, 891 se sabe además que las dispersiones líquidas a partir de un medicamento pueden ser separadas mediante ondas sonoras acústicas, como por ejemplo en esferas de vítreas.

Es objeto de la presente invención proporcionar un método para la introducción de partículas en un proceso de pulverización de gas frío, con el cual sea posible una dosificación comparativamente precisa de las partículas.

De acuerdo con la invención, este objeto se alcanzará con el método indicado en la reivindicación 1, donde las partículas son dispersadas antes de introducirse en el conducto de distribución y donde el aditivo se pasa al estado gaseoso después de abandonar la boca del conducto de distribución en la corriente de un gas portador. Conforme a la invención no se prevé transportar o manipular las partículas del material en capas como polvo sólido, sino distribuir finamente las partículas en un aditivo líquido o sólido. El aditivo mencionado presenta la ventaja de que puede ser manipulado con más facilidad que las partículas que se presentan como polvo seco. Gracias a esto puede efectuarse una dosificación más sencilla y en particular también más precisa, de manera que el método para la introducción de estas partículas puede beneficiarse con ello. No obstante, debido a que el proceso térmico de pulverización requiere que las partículas en la corriente de un gas portador se presenten nuevamente en estado sólido a lo sumo al alcanzar la superficie del componente, de acuerdo con la invención se prevé que el aditivo, después de abandonar la boca del conducto de distribución, adopte un estado gaseoso en la corriente de un gas portador. Ventajosamente, gracias a esto se logra que el material del aditivo no forme fases particuladas o en forma de gotitas, sino que sólo aporte una presión... [Seguir leyendo]

1. Método para la introducción de partículas (25) de un material en capas en un proceso de pulverización de gas frío, en donde las partículas (25) son conducidas a través de un conducto de distribución (18) y mediante la boca (19) del conducto de distribución (18) son suministradas a una corriente de un gas portador (23) , donde la corriente de un 5 gas portador (23) sirve para transportar las partículas (25) a una superficie (22) de un componente (21) que debe ser revestida y, con este fin, es conducida a través de una cámara de estancamiento (15) y a continuación es acelerada a través de una boquilla (14) , donde las partículas (25) se dispersan en un aditivo líquido o sólido antes de introducirse en el conducto de distribución (18) , caracterizado porque energía calorífica es transferida hacia la cámara de estancamiento en una cantidad tal que el aditivo absorbe tanta energía térmica que al abandonar la boca (19) del conducto de distribución (18) dicho aditivo pasa al estado gaseoso en la corriente de un gas portador (23) .

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la corriente de un gas portador (23) , antes de ser suministrada a la boquilla (14) , se carga con una cantidad de calor que es suficiente para que el enfriamiento del gas portador en la boquilla no conduzca a una condensación y solidificación y/o resublimación del aditivo.

3. Método según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la corriente de un gas portador es 15 calentada en la cámara de estancamiento (15) .

4. Método según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque como aditivo se utiliza agua.

5. Método según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque mediante agitación una suspensión es producida a partir del aditivo líquido y las partículas (25) , y es almacenada.

6. Método según la reivindicación 5, caracterizado porque la dosificación de las partículas (25) para el proceso de

pulverización se efectúa considerando la concentración de las partículas en la suspensión a través de una regulación del flujo volumétrico en el conducto de distribución (18) .

7. Método según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el aditivo sólido en donde las partículas (25) están distribuidas en forma dispersa es procesado a través de un acondicionamiento, en particular a través de trituración o atomización, formando un polvo.

8. Método según la reivindicación 7, caracterizado porque el polvo, en forma dosificada, es agregado a una corriente de gas que es conducida a través del conducto de distribución (18) .