Estudo do recobrimento de carbeto de nióbio em substrato de aço SAE 1020 empregando a técnica de plasma spray de alta velocidade
Autor
Paulo Cesar Ultramari Junior
Orientador
- Orientador Argemiro Soares da Silva Sobrinho
Área de Concentração
Materiais, Manufatura e Automação
Data de Defesa
05/07/2024
Número da Tese
79889
Resumo
O aço SAE 1020 é um material versátil e amplamente utilizado devido à sua combinação de facilidade de usinagem, boa soldabilidade e custo acessível. No entanto, suas limitações em termos de dureza e resistência à corrosão precisam ser consideradas. Quando necessário, essas limitações podem ser mitigadas com o uso de recobrimentos adequados, que ofereçam dureza, aderência e funcionalidade de passivação em meios agressivos. Neste contexto, o presente estudo tem como objetivo principal o emprego da técnica de plasma spray de alta velocidade para deposição e caracterização de recobrimentos de carbeto de nióbio (NbC) sobre substratos de aço SAE 1020. A escolha do NbC advém de suas propriedades mecânicas, como elevada dureza, alto ponto de fusão, elevada condutividade térmica e propriedades eletroquímicas. Além disso, o NbC pode ser aplicado em blindagens contra interferências eletromagnéticas. A tocha de plasma utilizada nos experimentos é do tipo arco não transferido, com configuração não linear e geração de jatos de plasmas supersônicos. Esta concepção possibilita a injeção axial do material precursor, aumentando o tempo de interação do material com regiões de plasma em elevadas temperaturas no interior da tocha. Para as deposições, foram utilizadas suspensões contendo NbC em quantidades de 5 g, 10 g, 15 g e 20 g, em 500 mL de H2O deionizada. Para cada concentração específica de NbC, foram empregadas quantidades proporcionais de álcool polivinílico, sendo 0,2 g, 0,4 g, 0,6 g e 0,8 g, respectivamente. Os recobrimentos obtidos foram caracterizados em relação a sua massa, espessura, morfologia e composição química por meio das técnicas de pesagem analítica, micromedição, Raman, DRX, MEV e EDS. Os resultados demonstraram que o aumento da concentração de NbC na suspensão precursora correlacionou-se com o aumento nas espessuras, variando de (10,25 ± 1,71) µm a (65,00 ± 7,09) µm, e massas, de (2,15 ± 0,13) x 10-3 g a (13,85 ± 0,55) x 10-3 g dos recobrimentos. As análises por Raman e DRX confirmaram a consistência estrutural e composicional das amostras em relação ao pó de NbC. Além disso, as análises envolvendo MEV e EDS revelaram uma cobertura mais espessa do substrato com o aumento da concentração de NbC. A análise da morfologia dos recobrimentos indica que eles não são ideais para aplicações que necessitem de resistência a corrosão e ao desgaste. No entanto, os recobrimentos desenvolvidos podem ser úteis como materiais condutores em baterias de íons de lítio e para proteção contra interferências eletromagnéticas.
