Estudo de partículas metálicas aspergidas pelo processo de aspersão térmica por arco elétrico

Abstract

Resumo: Revestimentos aspergidos são utilizados para os mais diversos fins, tais como resistência ao desgaste ou a processos corrosivos, entre outros. As propriedades dos revestimentos são atreladas à morfologia desses, principalmente às propriedades das lamelas. Lamelas essas, que se formam do impacto de gotículas fundidas projetadas da pistola ou fonte de calor contra o substrato a ser revestido. Destacam-se, como fonte de calor, o arco elétrico, e como gás de arraste, o ar comprimido, visto que o processo de aspersão térmica adotado para os experimentos foi o arco elétrico. As propriedades cinéticas, dimensionais e térmicas das partículas no momento do impacto e a temperatura do substrato nesse instante são responsáveis pela geometria das lamelas formadas, com aspecto de grande espalhamento do material projetado ou formação de lamelas circulares, coesas e densas. Mensurou-se a variação das grandezas velocidade, temperatura e diâmetro e composição química das partículas em diferentes pontos do voo entre a pistola e o substrato, bem como a variação da composição química nesse trajeto de diferentes ligas ferrosas com intuito de averiguar a influência da adição de elementos de liga na matriz ferrosa na formação de lamelas dessas ligas e nas propriedades de projeção dessas partículas. As ligas aspergidas foram AISI 309L, AISI 410NiMo, AWS A5.18 70S-6 e uma liga experimental Fe-Mn-Cr-Si-Ni. Todas as ligas apresentaram tendências semelhantes de comportamento no trajeto entre a pistola e o substrato, com redução de temperatura, manutenção de diâmetro e aumento de velocidade até um ponto de máximo valor. Exceção à redução de temperatura foi a liga experimental, que aumentou a temperatura nesse trajeto. A composição química das ligas apresentou redução do teor dos elementos mais reativos com a atmosfera. Quanto à temperatura do substrato, verificou-se que as diferentes ligas têm diferentes temperaturas de transição, a partir das quais passam a formar lamelas circulares, em detrimento da formação de lamelas irregulares sobre o substrato.

Abstract: Resistance to corrosion or to wear are examples of thermally sprayed coatings purposes and these coating properties are dependent of its morphology and mainly of the lamellae properties. Lamellae are made from the impact of molten material droplets against to substrate and their solidification. To the arc spray process, the heat source is the electric between two consumable metallic wires arc and the transportation gas is the compressed air. The Kinect, dimensional and thermal characteristics of the droplets are responsible for the lamella geometric aspect, which can be irregular, splashing the material, or circular, and this last is called pankaque. From the gun to the substrate were measured the velocity, temperature, diameter and chemical composition of the droplets in different distances of their flight. The materials sprayed were AISI 309L, AISI 410NiMo, AWS A5.18 E70S-6 and an experimental alloy, Fe-Mn-Cr-Si-Ni. All of those had similar behavior tendencies during the flight, which are, from de gun to the substrate, temperature reduction, velocity increase up to a maximum point and maintenance of the diameter. The experimental alloy was an exception, increasing the temperature during the travel, because of the more content of alloy elements reacting to the gases of the atmosphere. The modification of the substrate temperatures by pre-heating technique, resulted in different transition temperatures, when the lamellae stops to form splashes and begins to form pankaques on the substrate.