Conjugados duplex de WC-Co/NiCrAl e NiCr, processados por aspersão térmica para aplicações em meios corrosivos e/ou desgaste

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2000

RESUMO

As principais aplicações de cermets (WC-Co) nos tempos atuais envolvem meios que são inerentementes corrosivos. Por exemplo, em ferramentas de usinagem, onde calor de alta intensidade é produzido, com ou sem uso de refrigerantes, e nos casos em que estes são utilizados, o ataque corrosivo do fluido refrigerante torna-se um fator decisivo no desempenho da ferramenta de corte. Cermets são, em geral, selecionados para uma aplicação em função da sua alta resistência ao desgaste abrasivo, o que é uma função de sua alta dureza e boa tenacidade. Mas, normalmente pouca atenção é dada aos ataques químicos que podem inclusive acelerar o processo de desgaste pelo o qual o material cermet tinha sido especificado. Recobrimentos de cermet, processados por aspersão térmica, têm sido indicados para as mesmas aplicações, onde alta resistência ao desgaste é necessária e nestes casos, condições de ataque químico se tornam ainda mais críticas, uma vez que além da corrosão localizada que o ligante, tal como o cobalto, pode sofrer, liberando partículas duras de carbonetos e acelerando o desgaste, tem-se o fato que tais recobrimentos possuem estruturas lamelares, com presença de poros interconectados, permitindo que meios corrosivos penetrem até a superfície do substrato, produzindo a degradação do mesmo. O desenvolvimento destes recobrimentos para uso em aplicações onde se faz necessário uma resistência ao desgaste alta e ao mesmo tempo resistência à oxidação e corrosão coloca desafios e, exige soluções tecnológicas específicas. Uma aplicação atual tem sido a produção de recobrimentos para rolos de conformação, onde já se tem uma patente, com o desenvolvimento de recobrimentos por aspersão térmica a plasma de carbonetos de tungstênio incrustados numa matriz ligante de níquel. Esta solução tecnológica possui, por outro lado, a desvantagem de utilizar níquel no lugar de cobalto o que conduz a uma perda em dureza e tenacidade. Conjugados duplex de WC-Co/NiCrAl ou NiCr, processados por aspersão térmica, para aplicações em meios corrosivos e/ou desgaste Este trabalho aceitou como desafio o desenvolvimento de revestimentos para a utilização na recuperação e/ou fabricação de cilindros de desempeno para unidades de lingotamento contínuo. Esta aplicação é exemplar no que diz respeito a solicitações mecânicas cíclicas em ambientes degradativos, pelo contato da superfície do rolo com água e com metais de alta temperatura produzindo vapores que podem possuir alta pressão e alta velocidade. Estas são condições com elevado potencial para o desgaste por erosão. Além disso, processos de corrosão podem ocorrer, desde que a composição da água refrigerante é específica devida a influências locais tais como a origem da água e o contato da mesma com o tarugo em alta temperatura. Desta forma, dois conjugados duplex são propostos neste trabalho tendo como horizonte de aplicação à extensão da vida útil desses rolos de desmpeno e foram produzidos assim, com o objetivo de resistirem ao desgaste erosivo e abrasivo e a meios corrosivos.Os sistemas conjugados foram produzidos através da deposição de uma camada intermediária de NiCr ou NiCrAl, depositadas por APS, seguida pela deposição de uma camada superficial de WC-Co, depositada por HVOF. A primeira camada é proposta para atuar como uma barreira para ataques químicos ao substrato, e a segunda camada tem como função aumentar a resistência ao desgate erosivo e abrasivo. Os processos de deposição são diferentes entre si, no primeiro caso (APS) busca-se garantir altas temperaturas para reações exotérmicas de oxidação ocorrerem produzindo uma maior adesão e, para a segunda camada , a escolha do processo HVOF garante um recobrimento mais denso, com menor porosidade e maior coesão interlamelar. As condições de deposição para estes recobrimentos foram definidas através de projetos de experimento realizados (depósitos APS) e através de parâmetros de projetos de experimentos encontrados na revisão bibliográfica (depósitos HVOF). Efetuou-se a análise de desempenho de cada um destes sistemas conjugados através da caracterização estrutural, avaliação da Conjugados duplex de WC-Co/Ni CrAl ou NiCr, processados por aspersão térmica, para aplicações em meios corrosivos e/ou desgaste aderência do recobrimento ao substrato, resistência à corrosão e resistência á cavitação. O conjugado duplex produzido com a camada intermediária de NiCrAl foi o que apresentou maior aderência na interface substrato/recobrimento. Indícios de reações de oxidação do alumínio confirmam esta maior aderência deste conjugado. Ensaios de imersão em meio ácido indicaram para os conjugados duplex, seja de NiCr ou NiCrAl, a menor perda de massa além de não ter se observado uma corrosão localizada presente no aço de baixo carbono, ABNT 1020. Constatou-se uma dissolução seletiva do cobalto na camada superficial de WC-Co, de modo que o meio corrosivo atingiu a camada intermediária. Nestes recobrimentos, o teor de ferro dissolvido nos ensaios de imersão foi bastante inferior aos conjugados WC-Co / aço 1020 e os conjugados NiCr/aço 1020 e NiCrAl/aço 1020. Este resultado confirma que a introdução de uma camada intermediária foi efetiva para a proteção do ataque do meio ácido. No meio básico, não ocorreu a dissolução preferencial do cobalto nos conjugados duplex e de wídia e, a concentração de todos os elementos selecionados na solução básica após os testes de imersão por 30 dias encontrava-se abaixo dos limites de detecção. Os ensaios potenciodinâmicos selecionaram três grupos de conjugados: o primeiro deles é constituído do aço 1020, que não apresentou sinais de passivação e possui a maior taxa de corrosão; o segundo grupo é representado pelos conjugados com recobrimento de WC-Co e recobrimentos duplex, que apresentaram comportamento ativo-passivo-transpassivo, sofrendo passivação por duas vezes na faixa de potencial estudada, este grupo apresentou o menor potencial de corrosão; o terceiro grupo constitui dos conjugados com apenas as camadas intermediárias e apresentou também comportamento ativo-passivotranspassivo, porém apresentando apenas uma única passivação na faixa estudada e, correntes de corrosão inferiores àquelas apresentadas pelo segundo grupo. Conjugados duplex de WC-Co/NiCrAl ou NiCr, processados por aspersão térmica, para aplicações em meios corrosivos e/ou desgaste Quanto ao ensaio de erosão por cavitação vibratória, concluiu-se que o conjugado duplex NiCrAl/aço 1020 apresentou uma taxa de perda de massa (mg/min) e uma taxa de volume perdido (cm3/min) inferiores às apresentadas pelo conjugado WC-Co/aço 1020, confirmando a função da camada intermediária em melhorar a resistência ao desgaste erosivo de recobrimentos wídia em meios com solicitações mecânicas cíclicas juntamente a um meio fluído agressivo.

ASSUNTO(S)

engenharia metalúrgica teses.

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