Spruzzatura ad Arco Elettrico
Due fili (elettrodi, catodi e anodi) sono spinti all’estremità di una pistola, dove scocca un arco elettrico che li fonde in gocce che sono successivamente accelerate dall’aria compressa o gas e sparate sul supporto.
Fili pieni normalmente usati
Applicazioni Zinco e sue leghe
| FILI | APPLICAZIONI |
| Al/Mg | Rivestimenti resistente a corrosione in atmosfera marina |
| Ni Ti | Rivestimenti con ottimo aggrappaggio |
| Acciai 13% Cr | Rivestimenti resistenti all’usura, insufficiente resistenza a corrosione |
| Fe Cr Al | Ottima resistenza alla corrosione ad alte temperature |
| Mo | Rivestimenti ottimi a fatica da sfregamento |
| Ni Cr 80 20 | Rivestimenti resistenti a corrosione e legante per rivestimenti ceramici superficiali |
I rivestimenti di zinco sono eccellenti per la protezione dell’acciaio dalla corrosione perché lo zinco è resistente a soluzioni basiche e ad atmosfere a bassa acidità (pH 5-12). Ci sono molte applicazioni industriali quali: tubi di ghisa, ponti in ferro, torri eoliche, condensatori su cui crea un contatto elettrico tra le lamine del film metallizzato.
Alluminio e sue leghe
L’Al è resistente a soluzioni acide e ad atmosfere basiche (pH 2-10), per cui è usato nella protezione dell’industria alimentare, per strutture marine e nei tubi e vaporizzatori dei serbatoi di gas liquidi. Il contenuto di ossigeno (2,5-3%) dell’arco elettrico causa una maggiore resistenza alla corrosione rispetto alla spruzzatura a gas, il cui contenuto di ossigeno è 0,4%.
La lega AlMg 5% presenta una eccellente resistenza alla corrosione delle strutture offshore e di quelle in atmosfera marina. L’adesione è di 20-30 MPa, maggiore dell’alluminio puro.
Ogni rivestimento a base di alluminio deve essere sigillato per evitare la migrazione dei veicoli corrosivi attraverso i pori della superficie.
Bronzi al alluminio
L’aggiunta di piccole percentuali di Al alle leghe di rame aumenta la resistenza alla corrosione grazie agli ossidi di Al formatisi durante la spruzzatura e nel rivestimento. L’aggiunta di Ni e Fe al bronzo/alluminio aumenta la resistenza alla corrosione. In acqua marina esse sono più resistenti di ottone e bronzi.
Nichel e sue leghe
Sono impiegati come anticorrosione di componenti di dissalazione e in atmosfera marina. I rivestimenti Ni Cu30 Fe evidenziano un’eccellente resistenza a corrosione in fluidi ossidanti o riducenti.
Sono paragonabili al acciaio smaltato e sono raccomandati per riparare rivestimenti Ni Cu30 Fe danneggiati.
I rivestimenti Ni Cr80-20, impiegando l’argon come gas di atomizzazione, sono eccellenti contro la corrosione da umidità. Test in soluzioni Na Cl al 5% e in fluidi ossidanti (1N H2 SO4) confermano l’eccellente resistenza alla corrosione, paragonabile a quella dell’acciaio placcato.
Rivestimenti antifrizione
Sono a base di stagno e bronzo (p.e. Cu Al18 – Cu Sn6) evidenziano un basso indice di frizione e un’eccellente resistenza allo sfregamento. Questi rivestimenti possono essere lavorati al tornio. Quelli allo stagno devono essere applicati quando l’albero rotante non è indurito, mentre i rivestimenti più duri a base di Cu possono sopportare pressioni più alte (un numero maggiore di giri e più alti carichi statici). Il loro intervallo di applicazione è 200/300°C.
Rivestimenti ad alta aderenza
Leghe Ni Ti e Ni Al hanno un alto grado di aderenza (per rivestimenti ceramici e di altri materiali con spessori di pochi millimetri, ecc.)
Grazie alla reazione esotermica del Ti e dell’Al con l’ossigeno dell’aria di atomizzazione, le particelle fuse vengono surriscaldate e quando impattano sul substrato formano microscopici punti di saldatura.
I rivestimenti Ni Al 95-5 ad arco evidenziano una maggiore adesione rispetto al plasma, senza grosse differenze nella durezza.
Rivestimenti antiusura
Solitamente sono impiegati diversi acciai duri come quelli martensitici (Cr13%,Co0,3-0,47%)(p.e. rivestimenti di acciaio al carbonio su leve di Al).
A causa della combustione del carbonio e del cromo nel arco elettrico, il rivestimento di questo acciaio è meno duro della stessa lega trattata termica-mente. Si consiglia in questo caso di usare fili animanti contenenti Co e Cr ad integrazione.
Rivestimenti antiusura in atmosfera corrosiva
In molte applicazioni industriali, dove i materiali sono soggetti a usura e corrosione, un rivestimento con materiali standard (p.e. filo di acciaio al 13% di Cr) non riesce a garantire una lunga durata. Occorre perciò ricorrere ai fili animati (come carburi di tungsteno). Rivestimenti con durezza 500-600 HV0,3 ottenuti da fili animati Fe Cr B Si (Cr 28%) al posto di Cr 13%, applicati sui rulli della carta non hanno presentato alla prova di incisione tracce visibili di corrosione, mentre l’acciaio dolce del supporto era altamente corroso.
Rivestimenti per ricostruzione
Gli acciai dolci e gli alto-legati sono impiegati per ricostruire alberi-motore di generatori o cilindri per la carta o per rigenerare alloggiamenti e guarnizioni a tenuta degli alberi rotanti usurati. I bronzi e le leghe a base di stagno possono essere spruzzati per riparare le camicie dei motori navali.
Rivestimenti anticorrosione da alta temperatura
Contro la corrosione e/o la simultanea erosione di e vaporizzatori e di tubi per trasporto vapori ad alta temperatura, nelle caldaie a carbone e negli inceneritori di rifiuti bisogna applicare rivestimenti con fili animati NiCr e FeCr con alto contenuto di cromo. E’ necessario sapere scegliere i parametri idonei (ugelli per spruzzare e distanze, pressione di atomizzazione, voltaggio), al fine di ridurre la combustione di cromo e la sua ossidazione.
Effetto del Cromo Metallico
Il Cr metallico forma un film di ossido sulla superficie del rivestimento, anche in presenza di gas a basso contenuto di ossigeno.
Un rivestimento spesso di ossido di cromo determina una maggiore durata del pezzo rivestito in molte atmosfere corrosive.
Numerose ricerche evidenziano una resistenza alla corrosione dei rivestimenti a base di Cr203 migliore rispetto a quelli Fe Ni Cr in atmosfera con alta presenza di HCl e SO2 .
Effetto del Silicio e del Boro
Molti rivestimenti sono eseguiti con fili animati di NiFe con aggiunta di Si o Boro . In genere questi due elementi abbassano il punto di fusione delle leghe di ferro e di Ni. Il ridotto punto di fusione determina una minore viscosità delle particelle atomizzate per cui queste possono espandersi più facilmente al impatto con la superficie del supporto dando luogo a depositi densi. La porosità (pori, che vanno dal esterno all’interfaccia tra rivesti-mento e substrato) diminuisce con lo spessore del rivestimento. Comunque quest’ultimo, se è troppo spesso, può incrinarsi a causa dello stress residuo che è maggiore quando lo spessore è più importante.
Fili Animati
Una maggiore durata dei componenti (come caldaie o rulli) si ottiene sostituendo fili pieni con quelli animati con carbone, cromo e alluminio.
Rivestimenti con fili animati con carburo di tungsteno e nichel evidenziano una eccellente resistenza all’usura da abrasione. Alla temperatura di 982°C i fili animati Ni Cr Al possono essere spruzzati ad arco elettrico su parti usurate o per depositi di ceramica.
Tipo di filo animato – applicazione
| Fe C Mn Si | alta resistenza a usura in atmosfera secca |
| Fe Cr B Si | rivestimento resistente a usura, buona resistenza a corrosione, alta aderenza |
| Fe Cr B Si+W C Co Cr | ottima resistenza a corrosione ad alta temperatura, alta aderenza |
| Fe Cr Si | resistenza a usura e a corrosione a alta temperatura fino a 900°C, alta aderenza |
| Ni Cr 50 50 | resistenza alla corrosione alta temperatura fino a 900°C |
| Ni B Si + WC | alta resistenza a usura, buona resistenza alla corrosione |
| Ni Cr B Si | alta resistenza a corrosione in atmosfera umida,buona resistenza a usura |
La tabella evidenzia la resistenza dei vari rivestimenti con fili animati rispetto ai fili standard di acciaio con 13% di Cr. La perdita di materiale del rivestimento Fe28 Cr3 B1 Si è circa la metà del rivestimento 40 Cr 13.L’ulteriore rafforzamento dei fili animati Cr B Si con polveri di WC-Co Cr ne aumenta la resistenza a usura. Solo il sistema HVOF WC-Co ha una maggiore resistenza.
ELENCO FILI METALLICI COLIMET
| Tipo | durezza HB | dia (mm) | Fili acciai (analisi) % | |
| 20L | 190-200 | 1,6 | basso C | 0,08C-0,45Mn |
| 30L | 210-230 | 1,6 | basso C | 0,10C-1,80Mn-1,0Si |
| 55L | 300-320 | 1,6 | 1,3% C | 1,50C-1,40Cr-0,6Mn-1,0Si |
| 60L | 300-340 | 1,6-2 | Inox | 0,45C-13Cr-1,0Mn-1,0Si-1,0Ni |
| 62L | 240-266 | 1,6 | Inox | 0,35C-17Cr-0,60Mn-0,50Si-1,0Ni-1,1Mo |
| 65L | 380-440 | 1,6 | alto C | 1,15C-1,80Cr,2,0Mn-0,30Si-0,20Ti |
| 80L | 220 | 1,6-2 | Inox 18/8 | 0,40C-19Cr-1,80Mn-1,30Si-9,0Ni |
| 85L | 250-270 | 1,6 | Inox 18/8 | 0,15C-18,50Cr,7,0Mn-0,9Si-8,50Ni |
| 95L | 280 | 1,6 | 18/11/2 | 0,06C-17,50Cr,2,0Mn-1,0Si-12Ni,2,5Mo |
| Tipo | durezza HB | dia (mm) | Fili altri metalli (analisi) % | |
| 70L | 160-200 | 1,6 | Monel | 0,64Ni-32Cu-2,50Mn-1,5Fe |
| CuL | 1,6 | Rame puro | 99,99%C | |
| 100L | 480 | 1,6 | Molibdeno puro | 99,99 %Mo |
| 98L | 1,6 | Nichel-Cromo | 80Ni-20Cr | |
| RniL | 160 | 1,6 | Nichel Puro | 99,2% Ni |
| NiAl/L | 230 | 1,6 | Nichel-Al | 93,5Ni-5,0Al-1,5Si |
| PBz/L | 1,6 | Lega PBz | 6,0Sn-Cu saldo | |
| Al/L | 20-40 | 1,6-2-2,5 | Al Puro | 99,5% Al |
| Sn/L | 2-2,5 | Sn Puro | Sn 99,9% | |
| AlMg5/L | 2,5 | Lega Al-Mg | Mg 5%-Al saldo | |
| LMSn/L | 2,5 | Lega | Sn 89%,Sb7,50%,3,50%Cu | |
| Ms/L | 1,6 | Lega Cu-Zn | Cu63%-Zn saldo | |
| AlBz9Mn/L | 160-180 | 1,6 | Superlega | 8,5Al-2,50Mn-Cu saldo |
| Lega Cu-Zn | 1,6 | Lega | Cu 68%-Zn 32% e altri tenori | |
| Filo Zn | tutti | Zn puro | Zn > 99,995% | |
| Filo Zn/Al | Lega | Zn 85%-Al 15% | ||
| Filo Zn/Sn | Lega | Zn 80%-Sn 20% | ||
| Vergella di Zn | Zn puro | Zn > 99,995% | ||