Desenvolvimento de revestimento de pentóxido de nióbio e grafeno depositado por aspersão térmica chama a pó

Abstract

Resumo: As pesquisas utilizando nióbio através de processos de Aspersão Térmica foram bem-sucedidas ao aplicá-lo em misturas com alumínio, molibdênio, ferro, níquel, carbono, tanto na forma metálica quanto como pentóxido de nióbio (Nb2O5). O nióbio também tem sido eficaz como elemento de liga em aços ao carbono especiais e aços inoxidáveis, formando carbonetos. O grafeno, por suas diversas aplicações, visando melhorar as propriedades especificas dos materiais, foi utilizado nesta pesquisa em combinação com o pentóxido de nióbio. O estudo processou misturas de pentóxido de nióbio com 1% e 2% de nanoplaquetas de grafeno, comparando-os com revestimentos de pentóxido de nióbio puro para avaliar o efeito do grafeno. A deposição do revestimento foi realizada através do processo chama a pó, utilizando pós micrométricos de Nb2O5 e de grafeno nanométricos, misturados de forma bimodal para compactação. As misturas foram depositadas em substrato de aço carbono SAE/AISI 1020, previamente preparado para obter revestimentos de aproximadamente de 200 µm de espessura. Os revestimentos foram caracterizados quanto à formação de componentes, microestrutura, propriedades químicas, mecânicas e resistência à corrosão. Os resultados mostraram melhorias na adesão e coesão das partículas no substrato. No ensaio de dobramento, o revestimento com grafeno demonstrou um efeito mola, evitando o desplacamento do substrato. A adição de grafeno aumentou a dureza em 5% com 1% de grafeno e cerca de 28% com 2% de grafeno em relação somente ao Nb2O5. Quanto à resistência à corrosão, a adição de grafeno indicou que o revestimento aumentou a proteção catódica em relação ao Nb2O5 puro

Abstract: Research using niobium through thermal spraying processes has been successful in applying it in mixtures with aluminum, molybdenum, iron, nickel, and carbon, both in metallic form and as niobium pentoxide (Nb2O5). Niobium has also been effective as an alloying element in special carbon steels and stainless steels, forming carbides. Graphene, due to its various applications, aiming to improve the specific properties of materials, was used in this research in combination with niobium pentoxide. The study processed mixtures of niobium pentoxide with 1% and 2% graphene nanoplatelets, comparing them with pure niobium pentoxide coatings to evaluate the effect of graphene. The coating deposition was performed through the flame powder process, using micrometric powders of Nb2O5 and nanometric graphene, mixed bimodally for compaction. The mixtures were deposited on a SAE/AISI 1020 carbon steel substrate, previously prepared to obtain coatings of approximately 200 µm thickness. The coatings were characterized in terms of component formation, microstructure, chemical and mechanical properties, and corrosion resistance. The results showed improvements in particles adhesion and cohesion on the substrate. In the bending test, the graphene coating demonstrated a spring effect, preventing substrate displacement. The addition of graphene increased the hardness by 5% with 1% graphene and approximately 28% with 2% graphene compared to Nb2O5 alone. Regarding corrosion resistance, the addition of graphene indicated that the coating increased the cathodic protection in relation to pure Nb2O5