El vidriado 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.
Una definición de esmalte que no se utiliza con frecuencia 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 residuos 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 (alta) temperatura, sinterizarse para formar una capa de "esmalte". El "esmalte" que se forma en tales casos es en realidad un óxido cristalino; se ha demostrado que un tamaño de grano o cristal muy pequeño se acerca a niveles de nanoescala. Originalmente se pensaba que estas capas de "esmalte" eran óxidos amorfos de la misma forma que los esmaltes cerámicos, de ahí que el nombre "esmalte" todavía se use actualmente.
Estos "esmaltes" 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 altas temperaturas permite un uso potencial a temperaturas más allá del rango de los 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 (842 °F) a corto plazo). Una vez que se forman, se producen pocos daños adicionales a menos que haya un cambio dramático en las condiciones de deslizamiento.
Estos "esmaltes" funcionan proporcionando una capa mecánicamente resistente, que impide 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 una transferencia metálica de una superficie a otra (o la eliminación y expulsión de dicho material): desgaste adhesivo efectivo (también denominado desgaste severo ) . Con la capa de "esmalte" presente, no pueden ocurrir interacciones adhesivas tan severas y el desgaste puede reducirse en gran medida. La generación continua de residuos oxidados durante el desgaste más gradual resultante (llamado desgaste leve) puede sostener la capa de "esmalte" y mantener este régimen de bajo desgaste.
Sin embargo, su posible aplicación se ha visto obstaculizada ya que sólo se han formado con éxito en las mismas condiciones de deslizamiento en las que deben ofrecer protección. Es necesario que se produzca una cantidad limitada de daño por deslizamiento (denominado "desgaste por rodaje", en realidad un breve período de adhesivo o desgaste severo) antes de que se generen los óxidos y se puedan formar dichas capas de "esmalte". Los esfuerzos para fomentar su formación temprana han tenido un éxito muy limitado, y el daño infligido durante el período de rodaje 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 vidriados de capas de óxido compactadas a veces se denomina 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 compactada "esmaltada". Bajo ciertas condiciones (potencialmente debido a condiciones no ideales de velocidad de deslizamiento, carga, temperatura o composición/química del óxido), es posible que el óxido no se sinterice y, en cambio, los restos de óxido sueltos pueden ayudar o mejorar la eliminación del material por desgaste abrasivo. Un cambio en las condiciones también puede provocar un cambio de la formación de un óxido abrasivo suelto a la formación de capas protectoras de esmalte de óxido compactado 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 condiciones de deslizamiento para ayudar a comprenderlos y predecirlos mejor.
Debido al potencial de protección contra el desgaste a altas temperaturas más allá de las cuales se pueden usar los lubricantes convencionales, se han especulado posibles usos en aplicaciones como motores de automóviles , generación de energía e incluso aeroespacial , donde existe una demanda cada vez mayor de eficiencia y, por lo tanto , de temperatura de funcionamiento cada vez mayores. .
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.