Modificações superficiais de aço Ti-UBC por processos a plasma em configuração triodo: influência no comportamento ao desgaste e à corrosão

AUTOR(ES)

Carlos Alberto Llanes Leyva

FONTE

IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

DATA DE PUBLICAÇÃO

14/07/2011

RESUMO

Os aços Ultra Baixo Carbono (UBC) têm baixo limite de escoamento e excelente conformabilidade. A Deposição Física de Vapor Assistida por Plasma (PAPVD) pode ser um método de recobrimento para melhorar as propriedades superficiais de resistência mecânica, à corrosão e ao desgaste de ligas de baixa resistência (MATTHEWS, 1995). Porém, quando depositados sobre substratos de baixa resistência mecânica os recobrimentos duros PAPVD podem sofrer falha prematura se o substrato deformar sob carga. Um substrato com suficiente capacidade de suporte de carga é usualmente necessário para que os recobrimentos duros tenham um desempenho adequado. Tratamentos combinados de nitretação e recobrimento PAPVD têm sido utilizados para melhorar a capacidade de carga de recobrimentos duros (AVELARBATISTA, 2005; MANCOSU, 2005; SANTOS, 2009). O presente trabalho investiga a caracterização, o comportamento à corrosão e a resistência ao desgaste microabrasivo de aços UBC estabilizados com Ti, após modificação superficial por DC-TPN (Nitretação a Plasma em Configuração Triodo com Corrente Contínua) e recobrimento seqüencial com Cr-Al-N por EB-PAPVD (Deposição Física de Vapor Assistida por Plasma com Evaporação por Feixe de Elétrons). Os processos de fabricação a plasma utilizados foram descritos. Os sistemas substrato, aço nitretado e dúplex com Cr-Al-N foram investigados. Os resultados dos ensaios de resistência à corrosão dos sistemas modificados a plasma foram comparados com aqueles obtidos para o substrato não modificado, com o mesmo aço após galvanização por imersão e com tratamento térmico (galvannealed), e com o mesmo aço após eletrogalvanização. Ensaios de Potencial de Circuito Aberto (OCP, Open Circuit Potential) foram realizados. O comportamento à corrosão foi avaliado com ensaios potenciodinâmicos. Todos os ensaios eletroquímicos foram realizados em solução aquosa de NaCl (3.5%) aerada. As curvas de polarização foram investigadas entre -2.5V e + 1.5V, além do potencial de pitting para recobrimentos Cr-Al-N que oscila entre 0.6V e 0.8V dependendo da relação Al/Cr (DING, 2008). Os parâmetros de corrosão foram medidos e comparados: EOCP (V); Icorr; (A/cm2); Ecorr (V); Rp (W*cm2) e a eficiência relativa de proteção contra a corrosão _c (%). Estudos MEV foram conduzidos após os ensaios, e os modos de corrosão variando de corrosão generalizada no substrato não recoberto até pitting nos sistemas recobertos foram discutidos. Caracterização de composição química, microestrutura, fases, e rugosidade superficial foram realizadas. A espessura do recobrimento foi medida através de ensaios de calotest, com base nos diâmetros interno e externo das calotas de desgaste. Sob as condições experimentais dadas, os resultados de corrosão podem ser correlacionados com as diferenças em morfologia e composição das superfícies dos diversos sistemas. Por exemplo, as amostras galvanizadas com tratamento térmico mostraram uma seqüência de fases _ _ - _ - _1 - _- aFe no sentido da superfície ao substrato, enquanto o sistema dúplex mostra recobrimento cfc-(Cr-Al-N) sobre uma camada nitretada com g´-Fe4N sobre uma camada de difusão de matriz ferrítica (aFe) com N em solução sólida. Os resultados indicam que é viável fabricar sistemas dúplex de aço Ti-UBC via DC-TPN e EB-PAPVD com melhoria na resistência à corrosão. As curvas potenciodinâmicas mostraram um claro deslocamento para maiores potenciais de corrosão e menores correntes de corrosão desde o aço não tratado até o aço dúplex. O comportamento ao desgaste microabrasivo também foi estudado para os diferentes sistemas. Os ensaios de desgaste microabrasivo foram realizados em configuração esfera fixa até 1350rev utilizando lama abrasiva de SiC e uma esfera de aço AISI 52100 com diâmetro 25mm. Caracterização adicional foi realizada com medidas de microdureza Vickers (HV) e dureza por penetração instrumentada, bem como análises de perfilometria das superfícies antes e após os ensaios de desgaste. Análises em MEV com EDS foram realizadas sobre as calotas de desgaste; os mecanismos de desgaste microabrasivo são apresentados e discutidos. Os sistemas nitretado e dúplex foram, respectivamente, 2.5 e 3.4 vezes mais duros que o aço não tratado. O coeficiente de desgaste do aço nitretado foi 36% menor que o do substrato. Análises por regressão foram utilizadas para calcular o coeficiente de desgaste do substrato (ks) e do recobrimento (kc) no sistema dúplex, sendo este último 6.6 vezes menor que o do aço nitretado a plasma. Os resultados indicam que é possível processar o aço Ti-UBC via PAPVD, visto que uma melhoria significativa da resistência ao desgaste microabrasivo foi registrada tanto para o sistema nitretado quanto para o dúplex. O tratamento dúplex foi claramente o método mais efetivo para melhorar a resistência ao desgaste do aço UBC. Estes resultados sugerem uma extensão na aplicabilidade de aços UBC, onde alta estampabilidade e alta resistência mecânica superficial sejam necessárias

ASSUNTO(S)

engenharia metalúrgica teses.

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