COMPORTAMIENTO A CORROSIÓN A ALTA TEMPERATURA DE RECUBRIMIENTOS HVOF EN PRESENCIA DE SALES FUNDIDAS PARA PLANTAS CSP

Abstract

Para poder obtener energía eléctrica en las plantas de energía solar concentrada se deben mantener temperaturas muy elevadas en los sistemas de almacenamiento de energía térmica. Para ello se emplean sales que mantienen estas altas temperaturas. Los materiales que están en contacto con estas sales sufren de corrosión debido a la naturaleza de estas sales además de trabajar a temperaturas elevadas. Por otro lado, el desarrollo de las tecnologías de fabricación ha hecho que la Fabricación Aditiva haya despertado un gran interés en diferentes sectores de la industria en los últimos años. Esto se debe a las principales ventajas de la tecnología como son su rapidez, su flexibilidad, la posibilidad de personalización de los productos, el bajo coste inicial que supone el uso de esta tecnología y la posibilidad de fabricar componentes con geometrías complejas, imposibles de realizar por métodos tradicionales. A pesar de las grandes ventajas de la Fabricación Aditiva, una de sus principales desventajas es que las piezas obtenidas tienen una calidad superficial inadecuada para la mayoría de las aplicaciones. Por ello, aunque hay otras alternativas, el uso de recubrimientos se presenta como una de las posibles soluciones ingenieriles más eficaces para conseguir superficies con propiedades mejoradas. El propósito de este trabajo es encontrar las sales y los recubrimientos que mejor se adapten a esta necesidad para poder aumentar su temperatura y poder aprovechar mejor la energía térmica recibida. Para ello se ha estudiado la respuesta de distintos recubrimientos, Ni20Cr, NiMoCrW y CoNiCrAlY, a ensayos de corrosión. Estos recubrimientos se han fabricado mediante proyección térmica a alta velocidad (HVOF) utilizando como sustrato una placa de acero inoxidable 316L fabricada por L-PBF. Antes de realizar el ensayo se estudiaron las principales propiedades de los recubrimientos obtenidos como son la dureza, la porosidad, el contenido en óxido y se observaron los recubrimientos en microscopio electrónico para comprender mejor los resultados que se iban a obtener. Una vez se tienen los materiales se han ensayado a 700 °C durante 48 horas con distintas sales para después poder comprobar el estado de su superficie y la cantidad de óxidos acumulados sobre la superficie. Por último, se ha llevado a cabo un estudio de costes de las sales que podrían ser utilizadas en los sistemas de almacenamiento para ver cuál puede ser la mejor opción. Una vez realizados estos ensayos se ha concluido que las sales que más afectan a los recubrimientos son las de ZnCl2, en segundo lugar, MgCl2 seguido de carbonatos. En el caso de oxidación prácticamente no afecta al material, lo cual ha sido comprobado mediante microscopía óptica, donde se aprecia mejor su estructura. Económicamente la mejor opción son las sales de MgCl2 cuyo coste es el más bajo de todos y su comportamiento para las plantas CSP es bueno.