Ta/Al2O3 coatings produced by thermal spray on metallic substrate

Substratos metálicos de aço inox 416 foram revestidos por aspersão térmica em tocha de plasma. Eles foram posicionados a uma distância de 4 e 5 cm em relação ao bocal de saída do jato de plasma. Os materiais de partida utilizados para as deposições foram pós de óxido de tântalo e alumínio. Esses dois pós foram misturados e moídos em moinho de alta energia, em seguida, imersos na tocha para produção de revestimento de alumina impregnada com partículas de tântalo com tamanho nano e micrométricos. O equipamento de aspersão utilizado foi uma tocha de plasma de arco não transferido que opera na faixa de 250 A e 30 V. Ao atingirem o jato de plasma, os pós da mistura aquecem até a temperatura de ignição da reação aluminotérmica. O calor gerado fornece energia suficiente para a fusão do produto da reação. Esse produto fundido ao chocar-se na superfície do substrato forma um revestimento composto por uma junção metal cerâmica (Ta + Al2O3). A identificação das fases e sua quantificação foram obtidas respectivamente por difração de raios X e pelo método de Rietveld. Para determinação da morfologia e composição das partículas foram utilizados microscopia eletrônica de varredura e análise química por espectroscopia de energia dispersiva EDS, respectivamente. Também foram executadas medidas de rugosidades no substrato, medições de microdureza Vickers nas aspersões e determinação da temperatura eletrônica do jato de plasma por espectroscopia de emissão ótica EEO. Os resultados obtidos confirmaram a expectativa gerada em torno do produto final da aspersão da mistura Ta2O5 + Al, tanto na formação de partículas nanométricas de tântalo quanto no formato final delas. A temperatura de excitação dos elétrons apresentou valores de 3000, 4500 e 8000 K para fluxos de 10, 20 e 30 l/min respectivamente, esses valores foram tomados na saída do bocal do jato de plasma. A temperatura termodinâmica, em torno de 1200 °C mostrou-se eficiente para o processo de redução do Ta2O5Metal substrates were coated by thermal spraying plasma torch, they were positioned at a distance of 4 and 5 cm from the nozzle exit of the plasma jet. The starting materials were used for deposition of tantalum oxide powder and aluminium. These two materials were mixed and ground into high-energy mill, then immersed in the torch for the production of alumina coating infused with particles of tantalum with nano and micrometric size. The spraying equipment used is a plasma torch arc not transferred, which operating in the range of 250 A and 80 V, was able to produce enough heat to ignite aluminothermic between Ta2O5 and aluminum. Upon reaching the plasma jet, the mixing powders react with the heat of the blaze, which provides sufficient energy for melting aluminum particles. This energy is transferred through mechanisms of self-propagating to the oxide, beginning a reduction reaction, which then hits on the surface of the substrate and forms a coating on which a composite is formed by a junction metal - ceramic (Ta +Al2O3). The phases and quantification of each were obtained respectively by X-ray diffraction and the Rietveld method. Morphology by scanning electron microscopy and chemical analysis by energy dispersive spectroscopy EDS. It was also performed measurements of the substrate roughness, Vickers microhardness measurements in sprays and determination of the electron temperature of the plasma jet by optical emission spectroscopy EEO. The results confirmed the expectation generated around the end product of spraying the mixture Ta2O5 + Al, both in the formation of nano-sized particles and in their final form. The electron excitation temperature was consistent with the purpose of work, in addition, the thermodynamic temperature was efficient for the reduction process of Ta2O5. The electron excitation temperature showed values of 3000, 4500 and 8000 K for flows10, 20 and 30 l / min respectively, these values were taken at the nozzle exit of the plasma jet. The thermodynamic temperature around 1200 ° C, was effective in the reduction process of Ta2O