Correlação dos mecanismos de oxidação com parâmetros de aspersão térmica a arco elétrico na deposição de alumínio

Orientador: Prof. Dr. Ramón Sigifredo Cortés ParedesDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduaçao em Engenharia - PIPE. Defesa: Curitiba, 08/10/2008Inclui referênciasÁrea de concentraçao: Engenharia e ciencia de materiaisResumo: A aplicação de revestimentos protetores através da aspersão térmica tem o objetivo de diminuir a taxa de desgaste e aumentar a resistência à corrosão dos materiais. Neste trabalho, foi utilizado o processo de aspersão térmica por arco elétrico que possui um arco elétrico como fonte de calor para fundir o arame de deposição. Este arco é obtido no bico de uma pistola a qual chegam dois arames do material de deposição. O material é acelerado através de gás de arraste (geralmente ar comprimido) contra um substrato atingindo boa aderência na formação do revestimento que, no entanto, pode conter poros, vazios e óxidos. Neste processo, os materiais ficam expostos à elevada oxidação pela presença de oxigênio a elevada temperatura. O propósito da pesquisa é estudar os fenômenos de oxidação no arco elétrico e na região de transferência quando utilizado o alumínio como material a ser depositado. Foram testadas diferentes condições variando a exposição do alumínio líquido ao oxigênio e foi estudada a correlação entre os mecanismos de oxidação e os parâmetros de aspersão térmica a arco elétrico. Os parâmetros analisados foram a distância pistola-substrato e a pressão do gás de transporte em revestimentos de alumínio. O material foi aspergido em substratos de aço inoxidável e vidro e a quantidade de poros, vazios e óxidos foram quantificadas e, dentre outros resultados, quanto menor a pressão do gás mais poros são produzidos. As análises realizadas por Microscopia Eletrônica de Varredura revelaram que à medida que a pressão aumenta, as lamelas ficam mais finas e são formados mais óxidos. De maneira geral, os resultados indicaram que com a variação de parâmetros de aspersão os teores de óxidos e poros são alterados e foi proposto que a pressão do gás de transporte tem mais influência na formação de óxidos do que a distância pistola-substrato; o revestimento que apresentou maior teor de óxidos foi o submetido à maior pressão e menor distância.Abstract: The application of protecting coatings in thermal spray process has the aim of decreasing wear rate and increasing the material corrosion resistance. In this work, arc spray process, which has an electric arc as the heat source to melt the deposition wires, was used. This arc is obtained at the nozzle gun where two deposition wires of the material are located. The material is accelerated through a transport gas (generally compressed air) against a surface attaining good particle adhesion in the formation of the coating which, however, may contain pores, voids and oxides. At this process, the materials are exposed to high oxidation by the presence of oxygen at high temperature. The purpose of this research is to study the oxidation phenomena in the electric arc and in the transfer area when aluminum is used as the sprayed material. Different conditions were tested varying the exposure of liquid aluminum to oxygen and the relation between oxidation mechanisms and the electric arc spray parameters was studied. The analysed parameters were gun-substrate distance and transport gas pressure in aluminum coatings. The material was sprayed on stainless steel and glass substrates and the amount of pores, voids and oxides was measured. Among other results, the lower the gas pressure, the higher the amount of pores. The analysis via Scanning Electron Microscopy revealed that the higher the gas pressure, the thinner the splat and more oxides were obtained. In general, the results indicate that varying the parameters the content of oxides and pores are altered and it was proposed that transport gas pressure has more influence in the formation of oxides than gun-substrate distance; the aluminum coating that produced more oxide content was submitted to higher transport gas pressure and lower gun-substrate distance