Fabricación de Material Compuesto Al/SiC con Alto Grado de

Fabricación de Material Compuesto Al/SiC con Alto Grado de

X Congreso Nacional de Materiales (Donostia - San Sebastián, 18-20 Junio 2008)
Fabricación de Material Compuesto Al/SiC con Alto Grado de
Refuerzo para Aplicaciones Antidesgaste y Anticorrosión
B. Torres, P. Rodrigo, M. Campo, A. Ureña y J. Rams
Dept. de Ciencia e Ingeniería de Materiales, Escuela Superior de Ciencias Experimentales y
Tecnología, Universidad Rey Juan Carlos, c/ Tulipán s/n, 28933 Móstoles, Madrid
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Este trabajo se centra en la fabricación de materiales compuestos de matriz de aluminio con un
alto porcentaje de fase cerámica (SiC en forma de partículas) que se empleará de dos maneras
distintas: como recubrimientos capaces de ofrecer alta resistencia al desgaste y adecuada
resistencia a la corrosión., y como material monolítico que actúe de sustrato de componentes
electrónicos. En ambos casos el proceso de fabricación será la proyección térmica con llama
oxiacetilénica que ha permitido obtener grados de refuerzo próximos al 50 % manteniendo una
porosidad del 1 %.
Conseguir grados de refuerzo próximos al 50% permite que los recubrimientos tengan un
comportamiento muy superior al que se puede conseguir con aleaciones de aluminio sin
reforzar, mientras que en el caso de los materiales con aplicaciones en electrónica, esto permite
obtener coeficientes de dilatación térmica compatibles con la tecnología del silicio (entre 6,5 y 9
ppm/K), así como conductividades térmicas superiores a 170 W/m K. La obtención de estos
valores permitiría sustituir a los materiales actualmente empleados como soporte de
semiconductores (kovar, W-Cu y Mo-Cu) con una importante reducción de peso.
Para lograr grados de refuerzo próximos al 50% mediante la técnica de proyección térmica se ha
proyectado un polvo que contenía un 70 % de refuerzo y, además, ha sido necesario acudir a
combinaciones de partículas de diferente tamaño. Se ha partido de dos tamaños base (26 y 56
micras) y se han añadido partículas de mayor y menor tamaño para lograr optimizar la
concentración final de refuerzo en el material compuesto.
Durante el proceso de proyección se han controlado múltiples parámetros: velocidad de aporte
de material de proyección, distancia entre la pistola y el sustrato, velocidad media de
desplazamiento de la pistola, inclinación relativa, tipo de boquilla empleado en la pistola de
proyección, tipo de llama, así como el aporte de aire a presión y de otros gases.
Se han estudiado las propiedades mecánicas del recubrimiento mediante ensayos de dureza, y
desgaste de tipo “pin-on-disc” en diferentes condiciones de carga, y se ha evaluado la
resistencia a la corrosión mediante ensayos electroquímicos. Mientras, en los materiales
monolíticos se han estudiado sus coeficientes de dilatación y algunas propiedades mecánicas
básicas como dureza y módulo elástico.
Palabras clave: material compuesto, proyección térmica, AlSiC, recubrimientos, desgaste