O desgaste é o fator que causa a maior parte das falhas e a redução na vida útil de ferramentas de conformação, além de resultar em produtos com condições superficiais intoleráveis. A crescente demanda da indústria por menores custos, maior produtividade e melhor qualidade estão entre as justificativas para que se busquem maneiras de incrementar o desempenho de matrizes. Neste contexto, o trabalho teve como objetivo avaliar superfícies projetadas para resistência ao desgaste, observando características necessárias para seu uso em ferramentas de conformação a frio. O foco na resistência ao desgaste se deve ao fato que o desgaste é o principal fator nas falhas e redução da vida útil de matrizes. Para isso, fez-se um estudo comparativo de caracterização e comportamento tribológico de diferentes combinações de aço, tratamento superficial e deposição de revestimentos. O estudo abrange os aços AISI H13 e DIN X100CrMoV8-1-1. O tratamento superficial consistiu de nitretação a plasma com microestrutura alvo de camada difusão sem camada de compostos. Foram depositados revestimentos de TiCN e AlCrN pela técnica de deposição física de vapor assistida por plasma. A avaliação foi feita em aços sem tratamento, somente nitretados, somente com deposição de um dos revestimentos ou com tratamento duplex (nitretação a plasma seguida da deposição de revestimento). A avaliação das camadas nitretadas e revestimentos envolveu perfis de microdureza, ultramicrodureza, análise de fases e tensões residuais por difração de raios X, metalografias, obtenção da composição química, perfis de concentração e espessura dos filmes por GDOES e caracterização da rugosidade. O objetivo da nitretação a plasma de conseguir um perfil de alta dureza no topo com diminuição gradual a partir da superfície foi atingido, bem como o de não formar a camada de compostos. O tratamento superficial também causou altas tensões residuais compressivas na superfície, o que é interessante para a proposta deste estudo. A condição do substrato anterior à deposição não teve influência na rugosidade, dureza, módulo de elasticidade e tensões residuais dos revestimentos. Os revestimentos de TiCN apresentaram valores de dureza e tensões residuais compressivas mais elevados que o AlCrN. O comportamento tribológico das superfícies foi avaliado com teste de indentação Rockwell, teste de indentação Vickers e ensaio de desgaste, que também fornece o coeficiente de atrito. Foi buscada a relação entre estes resultados e os obtidos anteriormente na caracterização. A nitretação a plasma foi eficiente em diminuir a taxa de desgaste, e observou-se a resistência ao desgaste muito alta dos revestimentos. O revestimento de TiCN teve o melhor desempenho geral, apresentando as menores taxas de desgaste, integridade física e menor coeficiente de atrito. A utilização de substratos nitretados a plasma é recomendada para fornecer suporte mecânico ao revestimento e por apresentar um menor gradiente de propriedades em relação aos revestimentos. Como verificação dos resultados obtidos em laboratório, foi escolhido o revestimento de melhor desempenho para um teste industrial. O teste consistiu na observação do desgaste de punções de corte sem tratamento, somente nitretados a plasma, somente revestido com TiCN ou com tratamento duplex. O resultado foi de encontro ao que fora observado anteriormente. / Wear is the main cause of die failure and reduction in tool life, and it also results in products with intolerable surface conditions. The industry’s growing demand for lower costs, higher productivity and better quality are among the reasons for researching and developing ways to increase tool’s performance. In this context, the work had the purpose of evaluating surfaces designed for wear resistance, regarding required features for their usage as cold forming tools. The focus on wear resistance was because wear is the main factor in failure and reduction of tool’s life. In order to do that, a comparative study of characterization and tribological behavior was made in several combinations of steel, surface treatment and coatings. The study covers the steels AISI H13 and DIN X100CrMoV8-1-1. The surface treatment consisted of plasma nitriding, the goal was to achieve a diffusion layer without any compound layer. The TiCN and AlCrN coatings were deposited by plasma assisted physical vapour deposition. The evaluation was performed in steels without treatment, only nitrided, only coated with one of the coatings or with duplex treatment (plasma nitriding followed by coating deposition). The nitrided layers and coatings evaluation involved microhardness profiles, ultramicrohardness, phase analysis and residual stresses by x-ray diffraction, metallographies, chemical composition, composition profiles and film thickness by GDOES and roughness characterization. The goal in plasma nitriding of obtaining a profile of high hardness in the surface which decays gradually in the core direction was achieved, as well as the goal of no compound layer formation. The surface treatment also caused high residual compressive stresses in the surface, what is interesting in the scope of this work. In the coatings, no relevant influence of the substrate conditions prior to deposition was observed. The TiCN coatings had higher values of hardness and compressive residual stresses than the AlCrN coatings. The surfaces tribological behavior was evaluated by Rockwell and Vickers indentation tests and wear test, the last one also giving the friction coefficient. The relationship between these results and the ones previously obtained in the characterization was searched. Plasma nitriding was found efficient in decreasing the wear rate, and the superior wear resistance of coatings was observed. The TiCN coating had the best general performance, having the lowest wear rates, physical integrity and the lowest friction coefficient. The use of plasma nitride substrates is recommended to give mechanical support to the coating and for having a smaller properties gradient from the coated surface to the steel core. To verify laboratory results, the best performance coating was chosen for an industrial test. The test consisted of wear observation in cutting punchs with no treatment, only plasma nitride, only TiCN coated or duplex treated. The results corroborated what was previously observed.

Este trabalho tem por objetivo estudar um processo alternativo de deposição e reparos em defeitos superficiais de componentes ou estruturas fabricados em aço de alto carbono, utilizando o processo de soldagem de Deposição Superficial por Fricção (Friction Surfacing). Foi avaliada a influência dos parâmetros do processo de deposição como: força axial, velocidade de rotação do pino consumível e velocidade de avanço de deposição nas propriedades mecânicas e metalúrgicas dos depósitos com diferentes materiais consumíveis depositados. Para atingir estes objetivos foram realizados experimentos utilizando um equipamento composto de um motor hidráulico (HMS 3000) da Circle Technical Services Ltd com potência de 50 kW, com capacidade de aplicar força axial de 40 kN e velocidade de rotação de até 8000 rev/min. O sistema hidráulico é fixado a um pórtico que tem uma mesa móvel onde é controlada a velocidade de avanço de deposição, enquanto que o ciclo de soldagem é controlado através de um software em que são indicados os parâmetros desejados de carregamento e velocidade de rotação. Neste estudo foram utilizados como substrato chapas de aço carbono SAE 1070 com espessura de 9 mm e como pinos consumíveis barras redondas com diâmetro de 20 mm dos aços SAE 1045, SAE 4140, SAE 9254, SAE 8620 e AISI 310 variando os parâmetros de deposição. Após as deposições foram realizadas as caracterizações dos depósitos quanto a geometria do depósito (espessura e largura) e da zona termicamente afetada (ZTA), resistência de adesão do depósito (push-off test), macrografias, micrografias em microscópio óptico (MO) e em microscópio eletrônico de varredura (MEV), perfis de microdureza e análise térmica. Os depósitos realizados com força axial de 13,7 kN, velocidade de avanço de 17 mm/s e velocidade de rotação de 3500 rev/min foram que apresentaram melhores propriedades quanto a resistência de adesão do depósito, tendo o pino consumível de aço inoxidável austenítico AISI 310 com o melhor desempenho testado. / This work aims to develop an alternative process of repairing defects in components or structures made of high carbon steel, using the welding process of deposition by surface friction (Friction Surfacing Process). The influences of the deposition process parameters such as axial force, rotational speed of the consumable rod and traverse speed of deposition on the mechanical and metallurgical properties of the deposits with different consumables deposited. To achieve these objectives, experiments were done using a device composed of a hydraulic system (HMS 3000) of Circle Technical Services Ltd. with 50 kW of power, capable of applying axial force of 40 kN and rotation speed of up to 8000 rpm. The hydraulic system is fixing at a rigid gantry that has a sliding table. The welding cycle is controlled by software, which are given the desired parameters of pressure and rotation speed. This study used as the substrate plate carbon steel SAE 1070 and as consumable rod round bars of steel SAE 1045, SAE 4140, SAE 9254, SAE 8620 and AISI 310 changed of deposition parameters. After the depositions were performed characterizations of the deposits on the geometry of the deposit (thickness and width) and the heat affected zone (HAZ), the adhesion strength of deposit (push-off test), macrographs, micrographs by optical microscope (OM) and scanning electron microscopy (SEM), microhardness profiles and thermal analysis. Deposits made with axial force of 13.7 kN, traverse speed of 17 mm/s and rotation speed of 3500 rev/min were presented better properties as the adhesion strength of deposit, with the consumable rod austenitic stainless steel 310 with the best performance tested.

O aço galvanizado contém uma camada protetora de Zn e Zn-Fe, obtida por imersão a quente, que tem por objetivo a proteção do aço. Entretanto, a presença dessa camada diminui a aderência a sistemas de pinturas e reduz a resistência à corrosão. Um método muito eficiente na proteção contra a corrosão desses substratos são as camadas de cromato, que proporcionam excelentes propriedades anticorrosivas, além de boas propriedades de adesão. Porém, os processos empregados para a obtenção desse tipo de revestimento estão sendo abandonadas devido à utilização do cromo hexavalente que é carcinogênico. Nesse contexto, revestimentos híbridos orgânico-inorgânicos obtidos pelo processo de sol-gel têm sido apresentados como uma alternativa ambientalmente correta. A adição de inibidores de corrosão ou outros compostos, aos filmes híbridos pode modificar as propriedades da camada barreira melhorando, conseqüentemente, o desempenho anticorrosivo. Este trabalho de pesquisa teve por objetivo, avaliar o comportamento eletroquímico do aço galvanizado revestido com um filme híbrido obtido a partir de um sol constituído pelos precursores alcoóxidos 3- (trimetoxisililpropil)metacrilato (TMSM) e tetraetoxisilano (TEOS) com adição de nitrato de cério na concentração de 0,01 mol.L-1. Diferentes mecanismos de cura (ao ar, térmico e ultravioleta) foram empregados. Também foi avaliado o tempo de permanência na solução (2, 5 e 10 minutos), o pré-tratamento do substrato e o pH da solução e por fim, variou-se em 5 níveis a relação TEOS/TMSM com uma razão fixa de MMA/TMSM. A caracterização morfológica e a determinação da espessura dos filmes foram realizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Além disso, os filmes foram avaliados quanto à molhabilidade (determinação do ângulo de contato), quanto às estruturas químicas presentes (espectroscopia de infravermelho) e quanto ao comportamento eletroquímico (potencial de circuito aberto, polarização potenciodinâmica, e espectroscopia de impedância eletroquímica). A partir do estudo realizado foi possível verificar a influência da composição química do sol e do pH da solução sobre a formação do filme e as propriedades físicas e eletroquímicas do mesmo. Além disso, ficou evidenciada a importância do tempo de permanência do substrato na solução, do pré-tratamento do substrato e do processo de cura sobre a resistência a corrosão dos revestimentos obtidos. / Galvanized steel presents a protective layer of Zn and Zn-Fe, obtained by hot dipping, which promotes the steel protection. However, the presence of this layer decreases the adhesion of paint systems and reduces the corrosion resistance. A very efficient method used to protect against the substrate corrosion is chromate layers, which provide excellent anticorrosive and good adhesion properties. However, the processes employed to obtain this type of coating have been abandoned due to the use of hexavalent chromium, which is carcinogenic. In this context, organic-inorganic hybrid coatings obtained by sol-gel process have been presented as environmentally friendly alternative. The addition of corrosion inhibitors or other compounds, to the hybrid films can modify the properties of the barrier layer consequently improving the corrosion performance. This research aimed to evaluate the electrochemical behavior of galvanized steel coated with a hybrid film obtained from a sol composed by the alkoxides precursors 3 - (trimethoxysilylpropyl) methacrylate (TMSM) and tetraethoxysilane (TEOS), with the addition of cerium nitrate in a concentration of 0.01 mol L-1. Different cure mechanisms (thermal and ultraviolet processes and in air) were used. It was also evaluated the immersion time in the solution (2, 5 and 10 minutes), the substrate pretreatment process,and the solution pH. Finally the TEOS/TMSM ratio was varied in 5 levels maintaining the MMA/TMSM ratio. Morphological characterization and film thickness measurements were performed by scanning electron microscopy (SEM). Moreover, the films were evaluated concerning the wettability (contact angle determination), the chemical structures (infrared spectroscopy) and the electrochemical behavior (open circuit potential, potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy). From this study it was possible to verify the influence of the sol chemical composition and pH solution on the film formation. Besides the physical and electrochemical properties are influenced by these parameters. It was also evidenced the influence of the substrate immersion time in the solution, as well as the substrate pretreatment and the cure process effect on the coatings corrosion resistance.

A necessidade de construções com maior tempo de vida útil, as preocupações com segurança e com o meio ambiente, levam cada vez mais ao desenvolvimento de materiais que associem meio ambiente, custo, praticidade e durabilidade. A corrosão de armadura é uma das causas mais significativas de deterioração das estruturas de concreto armado. Diferentes processos vêm sendo propostos com o objetivo de evitar esse tipo de corrosão, como por exemplo: proteção catódica, revestimentos da armadura com zinco, revestimento da armadura com resina epóxi. Revestimentos com resina epóxi apresentam-se como uma excelente alternativa promovendo a formação de uma barreira entre o metal e o meio. Contudo, esse tipo de revestimento tem comprometido a ancoragem armadura/concreto e não deve conter descontinuidades, pois isso pode favorecer corrosão localizada da armadura. Nesse contexto, o presente trabalho tem por objetivo elaborar e caracterizar filmes híbridos aplicados sobre aço AISI 1020 e aço estrutural CA50. Os filmes híbridos vêm sendo largamente estudados para proteção contra corrosão nos mais diferentes metais. Além disso, esses filmes apresentam baixa espessura, o que diminuiria o comprimento de ancoragem armadura/concreto. A adição de elementos de terras raras como inibidores de corrosão promove o efeito autocicatrizante ao filme, no caso de ruptura, evitando dessa forma a corrosão localizada. Neste trabalho, os filmes foram obtidos pelo processo de dip-coating a partir dos precursores alcoóxidos Tetraetoxisilano (TEOS) e 3- (trimetoxisililpropil) metacrilato (TMSPMA) com adição de cério como inibidor de corrosão. Para a obtenção do filme foram variados os seguintes parâmetros: processo de pré-tratamento, temperatura de cura e tempo de permanência no sol. Os filmes foram caracterizados quanto à morfologia por microscopia eletrônica de varredura; quanto ao comportamento eletroquímico (monitoramento do potencial de circuito aberto e polarização potenciodinâmica). Além disso, os filmes foram caracterizados quanto à aderência. Os resultados obtidos mostram a influência dos parâmetros operacionais sobre a qualidade e desempenho do filme. Filmes obtidos com pré-tratamento com NaOH e curados a 60 oC apresentaram o melhor desempenho quanto à resistência à corrosão. Verificou-se também que a formação dos filmes híbridos sobre o aço AISI 1020, foi mais favorecida comparativamente ao substrato de aço estrutural CA50. / The need for buildings with a longer life, cautions on safety and the environment, lead increasingly to the development of materials involving the environment, cost, practicality and durability. Corrosion of the armour is one of the most significant causes of deterioration of reinforced concrete structures. Different processes have been proposed with the objective to avoid this type of corrosion, for example, cathodic protection, coatings of zinc armature and coating of the armature with epoxy resin. Epoxy coatings are presented as an excellent alternative promoting the formation of a barrier between the metal and the environment. However, this type of coating has committed the anchor armour/concrete and does not allow discontinuities in the coating because it can produce corrosion in the armour. In this context, this work addresses the development and characterization of hybrid films applied on AISI 1020 steel and structural steel CA50. The hybrid films have been studied for corrosion protection in many different metals. Moreover, these films have low thickness, not interfering in the effect of the anchor armour/concrete. The addition of elements of rare earths as corrosion inhibitors promotes self-healing effect of the coating, in case of the rupture of the film, avoiding localized corrosion. In this work, the films were obtained by the process of the dip-coating from alkoxide precursors Tetraetoxisilano (TEOS) and 3-(trimetoxisililpropil) metacrylate (TMSPMA) with the addition of cerium as an inhibitor of corrosion. To obtain the film the following parameters were varied: the process of pre-treatment, the temperature of cure and time of residence in the sun. The films were characterized using the morphology from the scanning in the electron microscopy; analyzing the electrochemical behavior (monitoring the potential in open circuit and dynamic potential polarization). Moreover, the films were characterized for adhesion. The results show the influence of operating parameters on the quality and performance of the film. Films obtained with pretreatment with NaOH and cured at 60 ° C showed the best performance in terms of resistance of corrosion. It was also found that the formation of the hybrid films on AISI 1020 steel was more favored when compared with the substrate of structural steel CA50.

As células a combustível de operação em altas temperaturas (800 a 1000 °C) do tipo óxido sólido (SOFC), são sistemas de geração de energia que convertem diretamente energia química em eletricidade pela combinação de um combustível com o oxigênio. Com a redução da temperatura de operação desse tipo de célula para uma faixa entre 600 e 800°C, a possiblidade do emprego de materiais metálicos como interconectores têm sido proposta em substituição aos materiais cerâmicos convencionais. Entre as ligas metálicas, os aços inoxidáveis ferríticos têm sido propostos devido às suas propriedades de condutividade elétrica, coeficiente de expansão térmica compatível com os demais constituintes da célula e baixo custo. No entanto, quando exposto a temperaturas elevadas em determinadas atmosferas o interconector em aço inoxidável pode sofrer o aumento gradual da resistência elétrica, devido à formação de uma camada de óxido sobre a superfície (Cr2O3). Além disso, pode ocorrer a migração de cromo para o cátodo, comprometendo o desempenho eletroquímico da célula a combustível. Neste contexto, a aplicação de revestimentos cerâmicos protetores é uma das possíveis soluções para esses problemas. Este trabalho teve por objetivo a obtenção de filme cerâmico sobre o aço inoxidável ferrítico AISI 430. Os filmes foram obtidos pela técnica de spray pirólise a partir de uma solução precursora contendo nitratos de La, Sr e Co. Após tratamento térmico foi possível obter a fase perovskita La0,6Sr0,4CoO3. A caracterização morfológica, estrutural e química dos filmes obtidos foi realizada por meio de: microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (AFM), difração de raios X (DRX) e espectroscopia por energia dispersiva (EDS). Além disso, os filmes foram avaliados quanto à aderência e quanto à resistência à oxidação. Os resultados obtidos mostraram que o aço inoxidável ferrítico AISI 430 revestido, apresentou aumento na resistência à oxidação em relação ao substrato sem revestimento. No entanto, ainda que aderentes, os filmes apresentaram cobertura irregular. / High-temperature solid oxide fuel cells (800-1000°C) are energy power generation, directly converting the chemical energy into electricity by combining fuel and oxygen. With the reduction of SOFC operating temperature into an intermediate temperature range of 600-800 °C, it has become possible to replace conventional ceramics with metallic alloys for interconnects. Of the metallic alloys, ferritic stainless steels are considered among the most promising candidate materials, due to their electronic conductivity, appropriate coefficient of thermal expansion (CTE) with other components in fuel cell and low material cost. However, when exposed to high temperatures in certain atmospheres, stainless steel interconnect may suffer gradual increase in the electrical resistance, due to the formation of an oxide layer on their surface (Cr2O3). Moreover, there may be migration of chromium via chromia scale evaporation into cathode, which can lead to degradation in the electrochemical performance of the fuel cell. In this context, the application of a ceramic protective layer is one of the possible solutions to this problem. The purpose of this work was to obtain ceramic coating on the AISI 430 ferritic stainless steel. The films were obtained by spray pyrolysis technique from a precursor solution containing La, Sr and Co nitrates. After the heat treatment, it was possible to obtain the perovskite phase. The morphology, structural and chemistry of the films obtained were characterized by: scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscope (AFM), X-ray diffraction (XRD) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). Moreover, the films were characterized according to adhesion and oxidation resistance. The results showed that the coated AISI 430 stainless steel presented an increase in oxidation resistance in comparison with uncoated substrate. However, although adherent, the films obtained showed irregular coverage.

Os revestimentos à base de cromatos são amplamente reconhecidos por sua eficiência como pré-tratamento para proteção contra corrosão. No entanto, sabe-se que os íons de Cr+6 presentes na solução cromatizante são altamente tóxicos e tidos como cancerígenos. Por isso, revestimentos substitutos vêm sendo estudados em todo o mundo. Entre as alternativas aos tratamentos baseados em Cr+6, os silanos demonstram algumas importantes vantagens como baixo impacto ambiental e compatibilidade com uma grande gama de interfaces inorgânicas e orgânicas. Neste trabalho foi estudada a aplicação sobre o aço galvanizado de um filme híbrido obtido a partir de um sol constituído por dois tipos de sistemas: silano BTSE - Bis-1,2-(trietoxisililetano) e a combinação dos precursores alcoóxidos 3-(trimetoxisililpropil)metacrilato (TMSM) e tetraetoxisilano (TEOS), com e sem adição de inibidor de corrosão a base de Ce3+. Nos sistemas estudados foi analisada a influência da concentração de PEG na formulação do sol. Os filmes, obtidos pelo processo de dip-coating, foram caracterizados quanto ao comportamento eletroquímico, morfológico e comportamento mecânico. Foi verificado que a adição de inibidor é positiva e melhora o desempenho do revestimento silano. Além disso, ficou comprovado que a adição do plastificante PEG à solução precursora do filme melhorou ambos os sistemas estudados com relação à proteção quanto à corrosão e também quanto às propriedades tribológicas dos filmes obtidos. Entretanto, a concentração de plastificante é crítica, indicando que uma quantidade excessiva pode danificar o filme causando trincas e poros. / The chromate coatings base are widely recognized for their effectiveness as pre-treatment for corrosion protection. However, it is known that the presence ions of Cr+6 in the chromate solution are regarded as highly toxic and carcinogenic. Therefore, substitute coatings have been studied worldwide. Among the alternatives to treatments based on Cr+ 6, silanes demonstrate some important advantages such as low environmental impact and compatibility with a wide range of inorganic and organic interfaces. This work was conducted on the application in a galvanized steel of the hybrid film obtained from a sol composed of two types of systems: silane BTSE - 1,2-Bis (trietoxisililetane) and the combination of alkoxides precursors 3- (trimethoxysilylpropyl) methacrylate (TMSM) and tetraethoxysilane (TEOS), with and without addition of a corrosion inhibitor based on Ce3+. The studied systems was analyzed the influence of PEG concentration on sol formulation. The films obtained by dip-coating process were characterized by electrochemical, morphological and mechanical behavior. It was observed that the addition of inhibitor is positive and improves the performance of the silane coating. Furthermore, it was demonstrated that the addition of plasticizer to the film precursor solution improved both systems studied in relation to protection and corrosion and also as the tribological properties of films obtained. However, the plasticizer concentration is critical, indicating that an excessive amount may cause damage to the film promoting cracks and pores.

A seleção de revestimentos para aplicação em presença de fluidos altamente corrosivos, condições comumente presentes em tubulações na indústria petroquímica, requer uma rigorosa especificação dos requisitos a serem atendidos. A aplicação de revestimentos de nióbio por aspersão térmica, uma alternativa àquelas realizadas por soldagem e cladeamento (soldagem a frio ou no estado sólido) de chapas de nióbio puro sobre substratos de aço carbono, vem surgindo como fator de interesse pelos pesquisadores, visto que no Brasil situam-se as maiores reservas de nióbio do mundo. O presente trabalho teve por objetivo a obtenção e caracterização de revestimentos de nióbio, aplicados pelo processo de aspersão térmica a plasma sobre o aço API 5L X65. Foi avaliada a influência dos parâmetros operacionais (corrente elétrica e número de passes) sobre as propriedades morfológicas, mecânicas e eletroquímicas dos revestimentos. A preparação superficial do substrato foi realizada com limpeza, pré-aquecimento e jateamento abrasivo com alumina. A morfologia e a microestrutura dos revestimentos foi analisada por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS), microscopia ótica, difração de raios X e perfilometria. As propriedades mecânicas foram avaliadas por ensaio de dobramento, microdureza Vickers e resistência ao desgaste por abrasão. Adicionalmente, avaliou-se o comportamento eletroquímico do revestimento por polarização potenciostática em solução de NaCl 3,5%. Os resultados mostraram que os revestimentos obtidos apresentaram defeitos como vazios, trincas e porosidades, além da incorporação de oxigênio em excesso, formando os óxidos NbO e NbO2 para as condições de processo aqui estudadas. A dureza média dos revestimentos alcançou 602 HV, contribuindo para restringir seu dobramento em ensaio e consequentemente sua aderência. A variação de dureza obtida para os revestimentos, em relação à variação de aporte térmico (corrente elétrica) não gerou significativas diferenças nos ensaios de desgaste por abrasão. A presença dos defeitos, em parte, comprometeu a resistência à corrosão dos revestimentos nos ensaios de polarização potenciostática. Isso evidencia a importância do ajuste dos parâmetros operacionais quando se deseja associar em aplicação resistência mecânica e resistência à corrosão. / The selection of coatings for application in corrosive environments, in pipelines of petrochemical industry, for example, requires an accurate specification. The application of niobium coatings by thermal spray, is an alternative to those made by welding and cladding (cold or solid welding) of pure niobium sheet on carbon steel substrates. Niobium coatings have called the attention of researchers because in Brazil there are the largest reserves of niobium in the world. The present work aims to obtain and characterize niobium coatings applied by the process of thermal plasma spraying on the API 5L X65 steel. It was evaluated the influence of operating parameters on the morphological, mechanical and electrochemical coatings properties. The substrate surface preparation was carried out by cleaning, pre-heating and abrasive blasting with alumina. The coatings morphology and microstructure were characterized by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), optical microscopy, X-ray diffraction and profilometry. The mechanical properties were evaluated by Vickers microhardness measurements and wear resistance. Additionally, it was evaluated the coating electrochemical behavior, employing the potentiostatic polarization technique, in a 3.5% NaCl solution. The results indicated that the obtained coatings presented defects such as voids, cracks and porosity, and the incorporation of oxygen in excess, forming oxides. The measured average hardness for the coatings was 602 HV, restricting its bending in the bend test and consequently its adherence. The coatings hardness variation obtained, in relation to the variation of heat input (electric current) did not generate significant differences in wear tests. The presence of defects, partially reduced the coatings corrosion resistance expected in the potentiostatic polarization tests. These results show the importance of operating parameters control when it is required, in practical application, mechanical strength and corrosion resistance.

Este trabalho investigou o fenômeno da degradação de revestimentos obtidos por aspersão térmica pelas técnicas de HVOF e plasma spray, de um sistema metal cerâmico à base de NiCr (NiCr-Cr3C2), submetido à erosão, desde a temperatura ambiente até 800°C, relacionando a resistência à erosão à sua microestrutura. Os revestimentos erodidos tiveram o sistema NiCr-Cr3C2 com percentual das fases variável. No caso dos revestimentos obtidos por HVOF investigou-se o comportamento em revestimentos com 0, 35, 70 e 75% de fase Cr3C2 na matriz metálica, NiCr. Já no caso dos revestimentos obtidos por plasma spray avaliou-se o comportamento em revestimentos com 0, 35, 70 e 100% de fase Cr3C2 na matriz metálica, NiCr. Para os ensaios de erosão foi construído um equipamento capaz de variar as condições experimentais como velocidade, fluxo, ângulo de incidência do erodente, além da temperatura de ensaio. Os revestimentos foram obtidos a partir dos melhores parâmetros de deposição avaliados em pré-testes, visando-se controlar a porosidade das amostras, conforme a limitação de cada técnica empregada. A superfície das amostras foi levemente lixada antes de serem erodidas para a retirada de lamelas não bem aderidas, visando-se obter um padrão semelhante de rugosidade em cada grupo. As amostras foram submetidas a um fluxo controladonde partículas erodentes de alumina eletrofundida, em ângulos de incidência de 30, 45, 60 e 90º, a uma velocidade mantida em torno de 50 m/s. As temperaturas estudadas foram de 25, 200, 400, 600 e 800ºC. O material foi caracterizado quanto a sua microestrutura (microscopia ótica e eletrônica de varredura, porosidade, rugosidade, fases presentes e sua morfologia), também quanto a propriedades mecânicas como (micro- e nano-) dureza e módulo de elasticidade. O desgaste foi medido pela perda de volume do corpo erodido. Os resultados indicaram que a relação entre a porosidade, temperatura e quantidade de fase Cr3C2 foi determinante no desgaste erosivo dos revestimentos. O aumento de temperatura proporcionou um acréscimo na incrustação de partículas erodentes, na oxidação e na plasticidade dos revestimentos, esta última sendo verificada pelo decréscimo da dureza do material. Além disso, o fenômeno erosão-oxidação fez-se presente acima de 400°C O acréscimo de fase Cr3C2 a matriz metálica proporcionou uma diminuição da incrustação de partículas erodentes, tendo em vista a diminuição da plasticidade dos revestimentos, além do aumento da oxidação e porosidade dos revestimentos. A porosidade, de fato, influenciou decisivamente na resistência à erosão, dividindo claramente os revestimentos em dois grupos, no intervalo de porosidades superior (revestimentos obtidos por plasma spray) e inferior (revestimentos obtidos por HVOF) a 4%. Nos revestimentos de maior porosidade mesmo o acréscimo de uma fase mais dura não proporcionou um aumento da resistência à erosão, pois a porosidade implicou em uma menor área de contato entre as lamelas, facilitando seu arrancamento do revestimento sob ataque erosivo. Já para os revestimentos de menor porosidade o incremento de Cr3C2 proporcionou um aumento da resistência ao desgaste para todo o intervalo de temperatura investigado, devido ao aumento da dureza. Quanto aos mecanismos que proporcionaram o desgaste nos revestimentos observou-se uma preponderância de desgaste dúctil (corte – 30º e platelet – 90º) para os revestimentos metálicos NiCr0,5% e NiCr9%. Com o acréscimo de fase Cr3C2 há uma diminuição da característica dúctil de desgaste, mais acentuada nos revestimentos obtidos por plasma spray. E a partir do acréscimo de 70% de Cr3C2 observou-se alguns mecanismos de desgaste frágeis, como a formação de trincas, e pits. O acréscimo de temperatura proporcionou o aumento da plasticidade dos revestimentos, a diminuição de formação de platelets e no caso do desgaste eminentemente frágil (para o revestimento CrC28%) o arredondamento das bordas desgastadas. / In this work, the degradation behavior of thermal-sprayed NiCr-Cr3C2-based metal-ceramic coatings under erosion at temperatures ranging from room temperature to 800°C was investigated in order to establish correlations between the erosion resistance and the microstructure. In order to obtain coatings with different microstructures, the coatings were produced employing two different techniques - HVOF and plasma spray -; and different amounts of the Cr3C2 ceramic phase in the metallic NiCr matrix: 0, 35, 70, 75% (only by HVOF) and 100% (only by plasma spray). For the erosion tests, an equipment capable of using different conditions of speed, flux and angle of incidence of the erodent at different temperatures was developed. The samples were subjected to a controlled flux of fused alumina erodent particles, with angles of incidence of 30, 45, 60 e 90º, at a speed of about 50m/s. Temperatures of 25, 200, 400, 600 e 800ºC were employed in the tests. The material was characterized regarding its microstructure (optical microscopy, scanning electron microscopy, porosity, rugosity, phase composition and phase morphology) and its mechanical properties (micro- and nano-hardness and Young modulus). The wear was evaluated by measuring the volume loss of the eroded bodies. The results indicated that porosity, temperature and amount of Cr3C2 had a critical role in the erosive wear of the coatings. Higher temperatures increased the incrustation of erodent particles, the oxidation (which was observed above 400°C and was also influenced by porosity), and the plasticity of the coatings. Increasing the Cr3C2 content in the metallic matrix has lowered the incrustation by making the coatings less plastic, and has also increased the oxidation and porosity. In fact, the porosity had a crucial role in the erosion resistance, in such way that it is possible to divide the obtained coatings in two groups: those with porosity level above 4% (obtained by plasma spray) and those with porosity below that level (obtained by HVOF). In the high porosity group, even increasing the level of hard phase was not enough to make the coatings more resistant, because the porosity has lowered the contact area between the lamellas, easing its pull-out by erosive attack. For the low-porosity coatings, on the other hand, increasing the Cr3C2 content made the coatings more wear-resistant in the whole temperature range under investigation. As for the wear mechanisms involved, a preponderance of ductile wear (cutting – 30º and platelet – 90º) was observed for the NiCr0,5% and NiCr9% coatings. With increasing Cr3C2 content, a decrease in the ductile wear characteristic was observed, more prominently in the plasma sprayed coatings. From the 70% Cr3C2 content on, fragile wear mechanisms were observed, as cracks and pits formation. Increasing temperature made the coatings more plastic, reducing the platelet formation and, for the eminently fragile mechanism observed for the CrC28% coating, making the edges of the worn areas less sharp.

Dentre os diversos danos encontrados em edificaçães, principalmente históricas, destacam-se aqueles provocados pela umidade e salinidade em alvenarias e revestimentos. As manifestações patológicas causadas pelos sais e pela umidade, além de causarem problemas de insalubridade e afetarem a estética dos ambientes internos e externos, contribuem para a acelerada deterioração dos materiais de construção contaminados. A recuperação de muros e paredes com umidade e com salinidade elevada, principalmente em prédios históricos, é quase sempre problemática. Por isso, muitos foram os métodos desenvolvidos para sanar estes problemas, dentre eles a introdução de barreiras físicas, o emprego de lâminas de água aplicadas na superfície da parede, o emprego de compressas e mantas de celulose permanentemente úmidas, a aplicação de reboco de pura cal mantido constantemente úmido, a aplicação do sistema eletroosmótico ativo, o tratamento químico e a aplicação de rebocos de recuperação. Neste estudo desenvolveu-se uma argamassa para reboco de recuperação para alvenarias degradadas por sais e umidade que atendesse às recomendações alemãs (WTA 2-2-91, 1995). Para que se atingisse os objetivos foram utilizados dois traços (1:1:6 e 1:2:9), aditivo incorporador de ar em 5 teores e aditivo hidrofugante em 5 teores. A análise das argamassas estudadas foram através de ensaios destas no estado fresco (índice de consistência, densidade de massa, teor de ar incorporado e retenção de água) e no estado endurecido (absorção de água por imersão e capilar, densidade de massa, porosidade, resistência à compressão simples, resistência à tração por compressão diametral, resistência aos sais e coeficiente de resistência à difusão de vapor). Através destes ensaios, pode-se concluir que em todas as propriedades analisadas houve a influência do aditivo incorporador de ar, do aditivo hidrofugante e do traço e em quase todas as argamassas houve a influência de um aditivo sobre o outro, mostrando a interação destas variáveis (incorporador de ar e hidrofugante) entre si. / Among the different damages found in buildings, mostly historical ones, those produced by humidity and salinity in masonry and plasters stand out. The pathological evidence caused by salts and humidity contribute to the fast decay of the contaminated construction materiais, cause insalubrious conditions and aesthetical harm to buildings both inside and outside. The recovery of walls having high humidity and salinity, mostly in historical buildings, generally poses problems. So, many methods have been developed in an attempt to solve such problems, among them, introduction of physical barriers, use of water sheets on wall surfaces, compressed cellulose blankets kept permanently moist, application of pure lime plaster kept constantly moist, application of electro-osmotic active system, chemical treatment and application of restorative plasters. This study is aimed at developing a restoration mortar for masonry degraded by salts and humidity so as to meet the German recommendations. In order to reach the objectives two proportions have been used (1:1:6 and 1:2:9) plus airing additive and hydrofuge additive both of which in 5 different concentrations. Analysis of the studied mortars was by means of trials in fresh condition (consistency, workability, specífic mass, quantity of incorporated air and water retention) and hardened (immersion and capilar absorption, specific mass, porosity, compression strength, traction strength through diametrical compression, resistance to salts and resistance to vapor diffusion). Through the above mentioned trials, it can be concluded that for ali properties analyzed there was influence of the air incorporation agent, hydrofuge additive and of concrete mix proportion and in ali mortars there was influence of each additive over the other one, which demonstrated the interaction of those two variables (air incorporation agent and hydrofuge) between each other.

Os materiais à base de MgO-C e CaO.MgO são utilizados como refratários de trabalho nas panelas da aciaria, por sua excelente refratariedade em condições de serviço. O emprego de materiais de melhor desempenho no revestimento refratário acarreta no aumento da produtividade dos equipamentos e uma redução dos riscos operacionais vinculados aos desgastes localizados em pontos específicos do contato entre o refratário e o aço líquido, e o refratário e escória. Este trabalho realizou um comparativo entre dois diferentes materiais refratários: MgO-C (Grafinox PA LM) e dolomítico (Dolmag 100), ambos fornecidos pela empresa Magnesita Refratários S.A. As características avaliadas foram as propriedades mecânicas e termomecânicas (módulo de elasticidade, resistência mecânica à compressão, refratariedade sob carga e resistência ao choque térmico), físicas (densidade e porosidade aparentes) e químicas (composição química, resistência a escórias e análise microestrutural postmortem por microscopia eletrônica de varredura). Também foi estimado por elementos finitos o perfil térmico de uma panela com revestimentos dos materiais refratários investigados. Os resultados obtidos indicaram o material refratário de MgO carbono como o que reúne melhores propriedades para fazer frente às condições de processo da Aços Especiais Brasil - Unidade Charqueadas, com potencial para melhorar o desempenho e a segurança operacional da aciaria. / Materials based on MgO-C and CaO.MgO are used as refractory in the steelmaking ladles due to its excellent refractoriness. The use of materials with improved performance in the refractory lining leads to an increased productivity and a reduction of operational risks linked to wear located at specific points of contact between the refractory and liquid steel/slag. This study has compared 2 different refractories: MgO-C (Grafinox PA LM) and dolomitic (Dolmag 100), both supplied by the company Magnesita Refratários S.A. The evaluated characteristics were the mechanical and thermal properties (elastic modulus, compressive strength, refractoriness under load and thermal shock resistance), physical (density and porosity) and chemical (chemical composition, resistance to slag and post-mortem microstructural analysis by scanning electron microscopy). It was also estimated by finite element methodology the thermal gradient of a ladle using these refractory materials. The results show that the MgO-C refractory can potentially achieve the best results during service at Aços Especiais Brasil - Unidade Charqueadas, improving the performance and operational safety of the melting shop.