El esmalte de capa de óxido compactado describe la capa de óxido a menudo brillante y protectora contra el desgaste que se forma cuando dos metales (o un metal y una cerámica) se deslizan entre sí a alta temperatura en una atmósfera que contiene oxígeno . La capa se forma en una o ambas superficies en contacto y puede proteger contra el desgaste.
Fondo
Una definición poco utilizada de esmalte es la capa de óxido compactado altamente sinterizado que se forma debido al deslizamiento de dos superficies metálicas (o, a veces, una superficie metálica y una superficie cerámica) a altas temperaturas (normalmente varios cientos de grados Celsius) en condiciones oxidantes. La acción deslizante o tribológica genera restos de óxido que pueden compactarse contra una o ambas superficies deslizantes y en las condiciones correctas de carga, velocidad de deslizamiento y química del óxido, así como temperatura (alta), sinterizar juntos para formar una capa de 'glaseado'. El "esmalte" formado en tales casos es en realidad un óxido cristalino , y se ha demostrado que un tamaño de grano o cristal muy pequeño se acerca a niveles de nanoescala. En un principio, se pensó que tales capas de "esmalte" eran óxidos amorfos de la misma forma que los esmaltes cerámicos, de ahí que el nombre de "esmalte" todavía se utilice en la actualidad.
Dichos 'vidriados' han atraído una atención limitada debido a su capacidad para proteger las superficies metálicas sobre las que pueden formarse del desgaste en las condiciones de alta temperatura en las que se generan. Esta protección contra el desgaste a alta temperatura permite el uso potencial a temperaturas más allá del rango de lubricantes convencionales a base de hidrocarburos, a base de silicona o incluso sólidos como el disulfuro de molibdeno (este último útil hasta aproximadamente 450 ° C a corto plazo). Una vez que se forman, se producen pocos daños adicionales a menos que haya un cambio drástico en las condiciones de deslizamiento.
Estos "esmaltes" funcionan proporcionando una capa resistente mecánicamente, que evita el contacto directo entre las dos superficies deslizantes. Por ejemplo, cuando dos metales se deslizan entre sí, puede haber un alto grado de adhesión entre las superficies. La adhesión puede ser suficiente para dar como resultado la transferencia metálica de una superficie a la otra (o la eliminación y expulsión de dicho material), un desgaste adhesivo eficaz (también denominado desgaste severo ). Con la capa de "glaseado" presente, tales interacciones adhesivas severas no pueden ocurrir y el desgaste puede reducirse en gran medida. La generación continua de residuos oxidados durante el desgaste más gradual resultante (denominado desgaste suave ) puede sostener la capa de "glaseado" y mantener este régimen de bajo desgaste.
Sin embargo, su aplicación potencial se ha visto obstaculizada ya que solo se han formado con éxito en las mismas condiciones de deslizamiento en las que deben ofrecer protección. Es necesario que ocurra una cantidad limitada de daño por deslizamiento (conocido como 'desgaste por desgaste', en realidad un breve período de adhesivo o desgaste severo) antes de que se generen los óxidos y se puedan formar tales capas de 'glaseado'. Los esfuerzos para fomentar su formación temprana han tenido un éxito muy limitado y el daño infligido durante el período de "ejecución" es un factor que impide que esta técnica se utilice para aplicaciones prácticas.
Como el óxido generado es efectivamente el resultado de la descomposición triboquímica de una o ambas superficies metálicas (o cerámicas) en contacto, el estudio de los esmaltes de capas de óxido compactado se denomina a veces como parte del campo más general de la corrosión a alta temperatura .
La generación de óxidos durante el desgaste por deslizamiento a alta temperatura no conduce automáticamente a la producción de una capa de óxido compactado "glaseado". Bajo ciertas condiciones (potencialmente debido a condiciones no ideales de velocidad de deslizamiento, carga, temperatura o química / composición del óxido), el óxido puede no sinterizarse y, en cambio, los residuos de óxido sueltos pueden ayudar o mejorar la remoción de material por desgaste abrasivo. Un cambio en las condiciones también puede ver un cambio de la formación de un óxido abrasivo suelto a la formación de capas de esmalte de óxido compactado protectoras contra el desgaste y viceversa, o incluso la reaparición de adhesivo o desgaste severo. Debido a las complejidades de las condiciones que controlan los tipos de desgaste observados, ha habido varios intentos de mapear los tipos de desgaste con referencia a las condiciones de deslizamiento para ayudar a comprenderlos y predecirlos mejor.
Usos potenciales
Debido al potencial de protección contra el desgaste a altas temperaturas más allá de las cuales se pueden usar lubricantes convencionales, se han especulado posibles usos en aplicaciones como motores de automóviles , generación de energía e incluso aeroespacial , donde existe una demanda creciente de una eficiencia cada vez mayor y, por lo tanto, de una temperatura de funcionamiento. .
Capas de óxido compactado a bajas temperaturas
Se pueden formar capas de óxido compactado debido al deslizamiento a bajas temperaturas y ofrecen cierta protección contra el desgaste; sin embargo, en ausencia de calor como fuerza impulsora (ya sea debido al calentamiento por fricción o a una temperatura ambiente más alta), no pueden sinterizarse juntas para formar un esmalte más protector. ' capas.
Ver también
Referencias
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