Tribological behavior of thermal coatings spreyed by HVOF as alternative to chromium electroplated

The use of coatings based in electrolytic chromium deposition causes damages to the environment, since during the process, hexavalent chromium ions are released and these are extremely toxic to nature and man. However, other technologies have been studied as alternatives to the traditional chromium electroplating process. The thermal spray high velocity oxy-fuel (HVOF) is a technique that has shown the best results considering coating quality, porosity, wear resistance, mechanical and adhesive properties. In this work, a comparative study between the hard chromium electroplated and HVOF sprayed coatings was performed, in a condition which the substrate surface has been rectified. Surface properties were checked in terms of adhesion, hardness and microstructure, while the tribological behavior was obtained by pin on disk wear tests, considering the evaluation of wear resistance, friction coefficient and wear mechanisms. The material used as substrate was the SAE 4140 steel; the coatings sprayed by HVOF were WC-Co-Cr and 316L Stainless Steel. As the conditions studied, no adhesion on substrate of 316L coating was observed. For coatings which obtained satisfactory adherence, the tungsten carbide was harder (1750 HV0,1) than chromium (1050 HV0,1). This result was attributed to the low porosity and high hardness of WC and W2C phases contained into sprayed coating. The coat WC-Co-Cr had a better performance and wear resistance, possibly, due to the formation of a great wear resistant tribofilm and the high hardness of the layer. For chromium, the delamination of a fragile tribofilm aggregated with a big quantity of cracks inside the microstructure might explain the pronounced wear.A utilização de revestimentos a base de cromo eletrolítico traz prejuízos ao meio ambiente, uma vez que durante o processo são liberados íons de cromo extremamente tóxicos à natureza e ao homem. Outras tecnologias vêm sendo estudadas como alternativas ao processo tradicional de cromagem. A aspersão térmica por oxi- ombustível de alta velocidade (HVOF) é a técnica que tem apresentado os melhores resultados sob as óticas de qualidade de revestimento, porosidade, resistência ao desgaste, propriedades mecânicas e adesivas. Neste trabalho foi realizado um estudo comparativo entre o cromo duro eletrodepositado e revestimentos aspergidos (WC-Co-Cr e o Inox 316L) pela técnica de HVOF em uma condição em que a superfície do substrato (aço SAE 4140) foi retificada. As propriedades de superfície foram verificadas em função da adesão, dureza e microestrutura, enquanto que o comportamento tribológico foi obtido por meio de ensaios de desgaste por deslizamento pino sobre disco, com avaliação da resistência ao desgaste, coeficiente de atrito e mecanismos de desgaste. Verificou-se a não adesão ao substrato do revestimento de Inox 316L para as condições estudadas. Quanto a dureza o carbeto de tungstênio apresentou maior valor (1750 HV0,1), bastante superior ao cromo (1050 HV0,1). Resultado atribuído a baixa porosidade e a elevada dureza das fases WC e W2C contidas no revestimento aspergido. O revestimento de WC-Co-Cr teve um melhor desempenho quanto a resistência ao desgaste, possivelmente, em função da formação de um tribofilme resistente ao desgaste e a elevada dureza da camada. Para o cromo, a delaminação de um tribofilme de natureza frágil somada a uma microestrutura com elevada densidade de trincas foram fatores que puderam explicar seu desgaste mais acentuado.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio