Nitretação a plasma como meio alternativo ou complementar à oxidação negra na proteção à corrosão do aço de baixo teor de carbono

Abstract

Resumo: Descreve-se nesta dissertação um estudo sistemático sobre o uso da nitretação a plasma como meio alternativo ou complementar à oxidação negra na proteção à corrosão do aço de baixo teor de carbono. Para este trabalho, amostras de aço SAE 1008, foram nitretadas a plasma com uma mistura nitretante de 80 vol.% N2 e 20 vol.% H2 à pressão de 2-5 mbar em lotes com temperaturas distintas (350, 400, 450, 500, 550, 550 e 600oC). Amostras de cada lote nitretado, juntamente com outras amostras de aço in natura, foram oxidadas negras a plasma a 400oC por 10min, tendo como mistura oxidante ar atmosférico a pressão de 1,5 mbar. Para a avaliação da eficiência dos tratamentos, amostras de aço nitretadas, oxidadas e nitretadas pós-oxidadas são analisadas comparativamente através de ensaios eletroquímicos e testes de corrosão em câmara de névoa salina (salt spray). Análises adicionais da superfície foram feitas com a espectroscopia de fotoelétrons (XPS). Os resultados obtidos, sob as condições experimentais aqui descritas, confirmam as propriedades protetoras da nitretação como barreira de proteção à corrosão no aço e chamam a atenção na importância da temperatura de nitretação, na eficiência deste tratamento: Amostras nitretadas a baixa temperatura (entre 350 e 450oC) apresentam um desempenho, frente à corrosão, superior ao das amostras nitretadas a alta temperatura (entre 450 e 600oC) dado ao favorecimento à formação da camada de nitreto -Fe2-3N. Neste trabalho também é verificado que a combinação de um fino filme de óxido negro sobre a camada de nitreto apresenta desempenho superior aos processos de nitretação e oxidação negra aplicados individualmente.

Abstract: This dissertation describes a study on the use of plasma nitriding as an alternative or complementary treatment to black oxidation in the corrosion protection of low carbon steel. For this work, samples of SAE 1008 steel were plasma nitrided using a gas composition of 80 vol.% N2 and 20 vol.% H2 under a pressure of 2-5 mbar at distinct temperatures (350, 400, 450, 500, 550, 550 and 600oC). Samples of each nitrided lot, together with other steel samples in natura, were plasma oxidized at 400oC during 10min, using air as the treatment atmosphere. The efficiency of the treatments was investigated comparatively by means of electrochemical methods and additionally with corrosion tests in a salt spray chamber. Additional characterization of the surface was done with x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results confirm the properties of the nitride barrier as a protection for the corrosion of steel. The importance the plasma process temperature in the efficiency of this treatment was assessed. The combination of a fine black oxide film on the nitride layer presents a superior performance to the individual nitriding and oxidizing processes.