Capes; Fundação Araucária / Mancais de deslizamento são elementos de máquinas que detém considerável importância, pois são empregados em diversos ramos da indústria. Estes componentes operam pela interação entre ligas de metal patente, depositadas na sua superfície interior, com o eixo de rotação. Ligas de metal patente são basicamente ligas a base de estanho, que oferecem vantagens pelo baixo coeficiente de atrito, alta ductilidade e boa tenacidade, que ao longo da operação, absorvem a energia gerada pelo rolamento do eixo, atribuindo ao sistema maior vida útil e confiabilidade. Neste trabalho foram avaliadas as alterações microestruturais e propriedades mecânicas de uma liga de metal patente depositada por diferentes processos de aspersão térmica, em relação aos revestimentos de metal patente depositados por métodos convencionais. O objetivo desta pesquisa foi de avaliar as modificações microestruturais, propriedades mecânicas e tribológicas de revestimentos depositados por diferentes processos de deposição por aspersão térmica. As deposições, por aspersão térmica, foram realizadas por dois processos distintos, sendo estes: arco elétrico, Arc Spray Process – ASP e aspersão a chama, Flame Spray – FS. Analisou-se a influência do processo de deposição sobre a microestrutura, formação de poros, morfologia, microdureza, aderência do revestimento, bem como o comportamento tribológico dos revestimentos. Os processos de aspersão promoveram revestimentos com maior teor de poros, entretanto ainda aceitáveis por norma. Observou-se que os processos de aspersão térmica originaram revestimentos com menor formação de precipitados que os métodos convencionais, todavia com maior formação de precipitados CuSn, em função da temperatura e das taxas de resfriamento alcançadas, o que eleva a tenacidade da liga, sem alterar significativamente sua dureza. O comportamento tribológico dos revestimentos obtidos por aspersão térmica indicaram níveis de desgastes inferiores, porém com maior coeficiente de atrito. Observou-se uma maior estabilidade do coeficiente de atrito e menor dispersão ao longo do ensaio tribológico, o que garante maior estabilidade dinâmica do revestimento frente ao deslizamento. / Sliding bearings are mechanical elements which hold considerably large importance, for their use on many branches of industry. These elements operate via interaction between Babbitt metals, deposited on the inner surface, with the rotating axle. Babbitt metals are basically tin or lead-based alloys, which convey the applicational advantages of low friction coefficient, high ductility, and good toughness, that during the operation, absorb the energy generated by the axle bearing, as well as the shock waves resultant of the system fluctuations, giving the system longer lifespan and reliability. This work will make the characterization of a Babbitt metal alloy deposited by different thermal spray processes, comparing the same alloy deposited by conventional methods, with the goal of evaluating how the resulting microstructure and mechanical properties of the deposition processes will be affected by the different thermal spraying methods. The chemical composition of the coatings and the micro hardness will also be evaluated. Additionally, factors such as adherence and tribological behavior of the coatings will be analyzed. Thus allowing us to compare the microstructures, mechanical and tribological properties with the conventional coatings methods. It was observed that the thermal spray processes resulted in coatings with lower precipitate formation than conventional methods, however with a higher formation of CuSn precipitates, as a function of the temperature and the cooling rates achieved, which increases the bond strength without changing hardness. The tribological behavior of the coatings obtained by thermal spraying showed lower wear level, but the coefficient of friction observed is higher, compared with the Babbit alloy deposited by conventional process. It was observed that coefficient of friction was more stable and less dispersion throughout the tribological test, which greater dynamic stability to the coating for sleeve.

Lactec / O presente trabalho tem por objetivo principal estudar o comportamento à erosão a quente de revestimentos cerâmicos YSZ (Yttria Stabilized Zirconia) depositados por aspersão térmica a plasma. Os revestimentos YSZ, cuja função é diminuir a transferência de calor em componentes submetidos à elevadas temperaturas, são depositados sobre uma camada de revestimento metálico de NiCrAlY (níquel, cromo, alumínio e ítria), com a função de proteger contra a oxidação. A união destes revestimentos formam o revestimento do tipo TBC (Thermal Barrier Coating), normalmente aplicado para a proteção de componentes de turbinas a gás contra a ação da elevada temperatura e oxidação do ambiente. Além das altas temperaturas esses revestimentos também podem ser submetidos ao impacto de partículas sólidas, oriundas da poeira, que passam pelos filtros, ou dos estágios de compressão ou câmara de combustão, vinda da queima do combustível, ocasionando o desgaste do revestimento. Para entender o fenômeno e suas implicações nos revestimentos YSZ, avaliou-se a resistência destes revestimentos frente ao desgaste erosivo à altas temperaturas, avaliando-se a influência de sua composição química, ângulo de incidência e temperatura. Os ensaios de erosão foram realizados entre 700 e 900ºC, sob diferentes ângulos de incidência entre 30º e 90º. Em todos os testes, a velocidade de impacto, fluxo de partículas e o abrasivo foram mantidos constantes, sendo que o teste teve embasamento na norma ASTM G 76. A superfície desgastada dos revestimentos foram avaliadas por meio de perfilometria ótica e microscopia eletrônica de varredura. Com as diferentes ligas comerciais, constatou-se que o revestimento YSZ 7Y 1,7Hf, menos poroso e mais aderente obteve uma maior resistência ao desgaste. O mecanismo de desgaste observado foi a partir da quebra e destacamento individual das lamelas do revestimento devido a intersecção de trincas. De forma geral, observou-se uma redução da perda de massa dos revestimentos com o aumento da temperatura, dentro das temperaturas utilizadas no trabalho. A taxa de erosão demonstrou ser diretamente proporcional aos perfis de rugosidade, dessa maneira uma diminuição da taxa de erosão acarreta uma diminuição da rugosidade do revestimento. Quanto ao efeito do ângulo de impacto, observou-se que o aumento do ângulo de incidência das partículas propiciou uma maior taxa de erosão. / The present work has the main objective to study the behavior of YSZ (Yttria Stabilized Zirconia) deposited by thermal spraying exposed to solid particle hot erosion. The YSZ coatings, whose function is to decrease the heat transfer, are deposited over a metal coating layer of NiCrAlY (nickel, chromium, aluminum and yttrium), which has the function to protect against oxidation. The union of these layers form the coating of the type TBC (Thermal Barrier Coating), generally used for protection of gas turbine components against the action of elevated temperature and oxidizing environment. In addition to the high temperatures, these coatings can also be subjected to the impact of solid particles, that comes with the dust that pass through the filters, or that comes from the compression stages or combustion chamber and that comes from the fuel burns, leading to the wear of the coating. In order to understand the phenomenon and the implications of this for the application of coatings, it was evaluated the resistance of these coatings facing the erosive wear at high temperatures, evaluating the influence of the chemical composition, impingement angles and the temperature used. The tests were performed from 700 to 900 ºC, under different impingement angles of 30 º and 90 º. In all tests, the impact velocity, the flow and the abrasive particles were maintained constant, and the test was based in the ASTM G 76. The worn surfaces of the coatings were studied by optical profilometry and scanning electron microscopy. With the different commercial alloys, it was found that the YSZ 7Y 1,7Hf coating with lower porosity and more adherent coating obtained a higher wear resistance. The mechanism of mass loss observed was by individual rupture and detachment of the lamellae from the coating by the intersection of cracks. A reduction in the mass loss of the coatings was observed with the increasing of the temperature, within the temperatures used in the work. For the roughness of the coatings, the erosion rate was shown to be directly proportional, wherein with the decrease in erosion rate there was a reduction in the roughness of the coatings. As for the effect of the angle of impingement, it was observed that with the increase of the angle of impingement higher was the erosion rate.

Capes; Fundação Araucária / Mancais de deslizamento são elementos de máquinas que detém considerável importância, pois são empregados em diversos ramos da indústria. Estes componentes operam pela interação entre ligas de metal patente, depositadas na sua superfície interior, com o eixo de rotação. Ligas de metal patente são basicamente ligas a base de estanho, que oferecem vantagens pelo baixo coeficiente de atrito, alta ductilidade e boa tenacidade, que ao longo da operação, absorvem a energia gerada pelo rolamento do eixo, atribuindo ao sistema maior vida útil e confiabilidade. Neste trabalho foram avaliadas as alterações microestruturais e propriedades mecânicas de uma liga de metal patente depositada por diferentes processos de aspersão térmica, em relação aos revestimentos de metal patente depositados por métodos convencionais. O objetivo desta pesquisa foi de avaliar as modificações microestruturais, propriedades mecânicas e tribológicas de revestimentos depositados por diferentes processos de deposição por aspersão térmica. As deposições, por aspersão térmica, foram realizadas por dois processos distintos, sendo estes: arco elétrico, Arc Spray Process – ASP e aspersão a chama, Flame Spray – FS. Analisou-se a influência do processo de deposição sobre a microestrutura, formação de poros, morfologia, microdureza, aderência do revestimento, bem como o comportamento tribológico dos revestimentos. Os processos de aspersão promoveram revestimentos com maior teor de poros, entretanto ainda aceitáveis por norma. Observou-se que os processos de aspersão térmica originaram revestimentos com menor formação de precipitados que os métodos convencionais, todavia com maior formação de precipitados CuSn, em função da temperatura e das taxas de resfriamento alcançadas, o que eleva a tenacidade da liga, sem alterar significativamente sua dureza. O comportamento tribológico dos revestimentos obtidos por aspersão térmica indicaram níveis de desgastes inferiores, porém com maior coeficiente de atrito. Observou-se uma maior estabilidade do coeficiente de atrito e menor dispersão ao longo do ensaio tribológico, o que garante maior estabilidade dinâmica do revestimento frente ao deslizamento. / Sliding bearings are mechanical elements which hold considerably large importance, for their use on many branches of industry. These elements operate via interaction between Babbitt metals, deposited on the inner surface, with the rotating axle. Babbitt metals are basically tin or lead-based alloys, which convey the applicational advantages of low friction coefficient, high ductility, and good toughness, that during the operation, absorb the energy generated by the axle bearing, as well as the shock waves resultant of the system fluctuations, giving the system longer lifespan and reliability. This work will make the characterization of a Babbitt metal alloy deposited by different thermal spray processes, comparing the same alloy deposited by conventional methods, with the goal of evaluating how the resulting microstructure and mechanical properties of the deposition processes will be affected by the different thermal spraying methods. The chemical composition of the coatings and the micro hardness will also be evaluated. Additionally, factors such as adherence and tribological behavior of the coatings will be analyzed. Thus allowing us to compare the microstructures, mechanical and tribological properties with the conventional coatings methods. It was observed that the thermal spray processes resulted in coatings with lower precipitate formation than conventional methods, however with a higher formation of CuSn precipitates, as a function of the temperature and the cooling rates achieved, which increases the bond strength without changing hardness. The tribological behavior of the coatings obtained by thermal spraying showed lower wear level, but the coefficient of friction observed is higher, compared with the Babbit alloy deposited by conventional process. It was observed that coefficient of friction was more stable and less dispersion throughout the tribological test, which greater dynamic stability to the coating for sleeve.

Lactec / O presente trabalho tem por objetivo principal estudar o comportamento à erosão a quente de revestimentos cerâmicos YSZ (Yttria Stabilized Zirconia) depositados por aspersão térmica a plasma. Os revestimentos YSZ, cuja função é diminuir a transferência de calor em componentes submetidos à elevadas temperaturas, são depositados sobre uma camada de revestimento metálico de NiCrAlY (níquel, cromo, alumínio e ítria), com a função de proteger contra a oxidação. A união destes revestimentos formam o revestimento do tipo TBC (Thermal Barrier Coating), normalmente aplicado para a proteção de componentes de turbinas a gás contra a ação da elevada temperatura e oxidação do ambiente. Além das altas temperaturas esses revestimentos também podem ser submetidos ao impacto de partículas sólidas, oriundas da poeira, que passam pelos filtros, ou dos estágios de compressão ou câmara de combustão, vinda da queima do combustível, ocasionando o desgaste do revestimento. Para entender o fenômeno e suas implicações nos revestimentos YSZ, avaliou-se a resistência destes revestimentos frente ao desgaste erosivo à altas temperaturas, avaliando-se a influência de sua composição química, ângulo de incidência e temperatura. Os ensaios de erosão foram realizados entre 700 e 900ºC, sob diferentes ângulos de incidência entre 30º e 90º. Em todos os testes, a velocidade de impacto, fluxo de partículas e o abrasivo foram mantidos constantes, sendo que o teste teve embasamento na norma ASTM G 76. A superfície desgastada dos revestimentos foram avaliadas por meio de perfilometria ótica e microscopia eletrônica de varredura. Com as diferentes ligas comerciais, constatou-se que o revestimento YSZ 7Y 1,7Hf, menos poroso e mais aderente obteve uma maior resistência ao desgaste. O mecanismo de desgaste observado foi a partir da quebra e destacamento individual das lamelas do revestimento devido a intersecção de trincas. De forma geral, observou-se uma redução da perda de massa dos revestimentos com o aumento da temperatura, dentro das temperaturas utilizadas no trabalho. A taxa de erosão demonstrou ser diretamente proporcional aos perfis de rugosidade, dessa maneira uma diminuição da taxa de erosão acarreta uma diminuição da rugosidade do revestimento. Quanto ao efeito do ângulo de impacto, observou-se que o aumento do ângulo de incidência das partículas propiciou uma maior taxa de erosão. / The present work has the main objective to study the behavior of YSZ (Yttria Stabilized Zirconia) deposited by thermal spraying exposed to solid particle hot erosion. The YSZ coatings, whose function is to decrease the heat transfer, are deposited over a metal coating layer of NiCrAlY (nickel, chromium, aluminum and yttrium), which has the function to protect against oxidation. The union of these layers form the coating of the type TBC (Thermal Barrier Coating), generally used for protection of gas turbine components against the action of elevated temperature and oxidizing environment. In addition to the high temperatures, these coatings can also be subjected to the impact of solid particles, that comes with the dust that pass through the filters, or that comes from the compression stages or combustion chamber and that comes from the fuel burns, leading to the wear of the coating. In order to understand the phenomenon and the implications of this for the application of coatings, it was evaluated the resistance of these coatings facing the erosive wear at high temperatures, evaluating the influence of the chemical composition, impingement angles and the temperature used. The tests were performed from 700 to 900 ºC, under different impingement angles of 30 º and 90 º. In all tests, the impact velocity, the flow and the abrasive particles were maintained constant, and the test was based in the ASTM G 76. The worn surfaces of the coatings were studied by optical profilometry and scanning electron microscopy. With the different commercial alloys, it was found that the YSZ 7Y 1,7Hf coating with lower porosity and more adherent coating obtained a higher wear resistance. The mechanism of mass loss observed was by individual rupture and detachment of the lamellae from the coating by the intersection of cracks. A reduction in the mass loss of the coatings was observed with the increasing of the temperature, within the temperatures used in the work. For the roughness of the coatings, the erosion rate was shown to be directly proportional, wherein with the decrease in erosion rate there was a reduction in the roughness of the coatings. As for the effect of the angle of impingement, it was observed that with the increase of the angle of impingement higher was the erosion rate.

Uma alternativa à utilização de tubos de alto custo, resistentes a erosão por partículas sólidas, nos trocadores de calor ar/gases de usinas termelétricas a carvão, é o revestimento por aspersão térmica com ligas especiais de média a alta dureza. Dentre os processos de aspersão térmica, os mais usualmente empregados para a deposição de revestimentos contra desgaste são por HVOF (High-Velocity Oxyfuel), PS (Plasma Spraying) e AS (Arc Spraying). O processo aspersão térmica a arco (AS) propicia alta produtividade devido a uma maior taxa de deposição quando comparado com os outros processos, além do custo operacional significantemente mais baixo para a fabricação de revestimentos. Neste trabalho, foram depositadas por AS quatro ligas metálicas contra o desgaste erosivo a base de carboneto de tungstênio, superligas de níquel, ligadas ao boro e aço inoxidável martensítico em comparação ao aço ASTM 178 grau A, o qual é atualmente empregado nos tubos do trocador de calor. A avaliação foi feita a partir de ensaios de erosão acelerada (norma ASTM G76), metalografia e MEV. Verificou-se que o comportamento dos revestimentos contendo grande quantidade de defeitos, principalmente porosidade, quando expostos ao desgaste acelerado numa temperatura de 370°C, apresentaram uma maior taxa de desgaste em relação ao aço ASTM A178, e que o melhor comportamento dentre as ligas analisadas foi do aço inoxidável AISI 420 aspergido, o qual apresentou aproximadamente 2% de porosidade e um mecanismo de remoção de material predominantemente dúctil. / An alternative to using tubes of expensive materials, resistant to erosion by solid particles in air-gases heat exchangers of coal power plants, is the thermal spray coatings with special alloys of medium to high hardness. Among the thermal spray processes, the most commonly employed for coatings against wear are HVOF (High-Velocity Oxyfuel), PS (Plasma Spraying) and AS (Arc Spraying). The arc thermal spray process (AS) provides high productivity, due to a higher deposition rate compared to other processes, in addition to the significantly lower operational cost. In this study four different alloys were deposited to evaluate the erosive wear resistance in comparison to the ASTM 178 Grade A steel (currently employed in the tubes of the heat exchanger): 1) with basis of tungsten carbide, 2) nickel superalloys 3) alloyed to Boron, and 4) martensitic stainless steel. The evaluation was made from accelerated erosion tests (ASTM G76), OM, SEM and Vickers micro hardness tests. It was found that the behavior of coatings containing large amounts of defects, mainly porosity, when exposed to accelerated wearing in a temperature of 370 °C showed a higher wear rate than the ASTM A178 and that the best performance among the alloys sprayed was the stainless steel AISI 420, which showed about 2% of porosity and a material removal mechanism predominantly ductile.

O desgaste é um dos fatores que causam a maior parte das falhas e redução na vida útil de ferramentas, além de resultar em produtos com condições superficiais inadequadas. 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 dessas ferramentas. Neste contexto, o trabalho tem como objetivo avaliar e caracterizar superfícies projetadas para resistência ao desgaste utilizando o processo de aspersão térmica oxicombustível de alta velocidade (HVOF). Fez-se um estudo comparativo de caracterização e comportamento tribológico de um aço ferramenta com deposição por aspersão térmica de dois diferentes revestimentos. O estudo abrange o aço ABNT H13, utilizando o tratamento superficial de aspersão térmica HVOF com revestimentos de Cr3C2-25(NiCr) e WC-10Co-4Cr. A avaliação da superfície e do comportamento tribológico envolveu perfis de microdureza, análise de fases por difração de raios X, metalografias, obtenção da composição química, caracterização da rugosidade, ensaio de abrasão e adesão, pino-disco e ensaio do anel. O objetivo de conseguir aumentar a resistência ao desgaste utilizando um aço ferramenta com deposição via processo de HVOF, bem como o de caracterizar este processo foi alcançado. A utilização do aço ABNT H13 com deposição via aspersão térmica HVOF e revestimentos à base de carboneto de cromo e tungstênio demonstrou-se recomendável para proteção de substratos, fornecendo alta dureza e boa resistência ao desgaste. O revestimento de WC-10Co-4Cr obteve o melhor desempenho geral, apresentando uma microdureza 192% maior frente ao aço sem revestimento, uma redução de 315% do coeficiente de atrito, além de uma adesão maior ao substrato quando comparado com o revestimento Cr3C2-25(NiCr). / Wear is one of the factors that cause most of the failures and reduction of lifespan for tools, it also results in products with no quality in the surface conditions. The increasing demand of the industry for lower costs, higher productivity and better quality are among the justifications for finding ways to increase the performance of these tools. In this context, the objective of this work is to evaluate and characterize surfaces designed for wear resistance using the high velocity oxyfuel (HVOF) thermal spray process. A comparative study of characterization and tribological behavior of a tool steel with thermal spray deposition was performed for two different coatings. The study covers the ABNT H13 steel, using the surface treatment of HVOF thermal spray with coatings of Cr3C2-25(NiCr) and WC-10Co-4Cr. The surface and the tribological behavior evaluation involved microhardness profiles, phase analysis by x-ray diffraction, metallography, chemical composition, roughness characterization, abrasion and adhesion test, pin-on-disk and ring test. The objective of increasing the wear resistance using a tool steel with deposition through HVOF process, as well as to characterize this process was achieved. The use of ABNT H13 steel with chrome and tungsten carbide coatings deposited by thermal spray HVOF has proved to be recommended for substrates protection, providing high hardness and good wear resistance. The WC-10Co-4Crcoating had the best overall performance, presenting a microhardness 192% higher than the steel with no coating, a reduction of 315% of the coefficient of friction, and a higher adhesion to the substrate compared to the Cr3C2-25(NiCr) coating.

O objetivo desta dissertação foi estudar a produção de pós de titanato de alumínio - tialita - pelo processo sol-gel associado à aspersão térmica por plasma. Foram investigados 3 tipos de solventes (etilenoglicol, álcool etílico e água) para a obtenção de um pó com características adequadas para a aplicação por aspersão ténnica a plasma. Os pós foram preparados por co-precipitação de sais inorgânicos de titânio e alumínio através da desestabilização das soluções com uma base forte. Os produtos obtidos foram então secos, calcinados em diferentes temperaturas, observando a evolução das fases. Alternativamente, pós pré-calcinados foram submetidos à aspersão térmica a plasma contra um recipiente com água, e contra um substrato de aço baixo carbono, proporcionando um resfriamento rápido. Os pós obtidos foram caracterizados por análises terrnodiferenciais (ATD) e termogravimétricas (ATG), análise granulométrica por difração de laser, análise da evolução de fases em função da temperatura de calcinação (e após aspersão térmica) por difração de raios X, análise da homogeneidade química e morfologia das partículas utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV) com o auxílio de espectrômetro de energia dispersiva (EDS). Os resultados mostraram que é possível obter, via sol-gel, matérias-primas adequadas para a formação da fase tialita após calcinação a temperaturas acima de 1300°C ou calcinando-se a cerca de 600°C e aspergindo em chama plásmica. Os diferentes solventes utilizados proporcionaram a produção de pós com diferentes morfologias e graus de homogeneidade química. Os pós apresentaram uma distribuição de titânio e alumínio na mesma partícula, sendo que a utilização de etilenoglicol corno solvente levou à maior homogeneidade. Com menores taxas de aquecimento nas calcinações (150Kfh), em temperaturas entre 800 e 1200°C, ocorre a segregação desses elementos com formação e crescimento de grãos de rutila e coríndon. Já com o rápido aquecimento e resfriamento, característicos da aspersão térmica por chama plásmica, a fase final preponderante é a tialita, tanto com resfriamento em água quanto no resfriamento sobre um substrato. / This work has the purpose of studying the production of a ceramic powder of aluminurn titanate - tialita - by sol-gel process associated with plasma spraying. Three kinds of solvents (ethyleneglicol, ethyl alcohol, and distillated water) were investigated in order to obtain a powder with adequate characteristics to be used as feedstock in plasma spray technique. The powders were made by co-prectpttation of inorganic salts of titanium and aluminurn through destabilization of the solutions using a strong base. The products obtained were dried, calcinated at different temperatures with attention to the phase evolution. Alternately, powders pré-calcinated were submitted to plasma thermal spraying in water and in a low-carbon steel substrate, providing an intense cooling rate. The powders obtained were characterized by differential thermal analysis (DT A) and thermogravimetric analysis (TGA), particle size analysis by laser diffraction, phase evaluation in function of calcinations temperature by X ray diffraction, chemical homogeneity and particle morphology using scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive spectrometer (EDS). The results showed that is possible obtain, by sol-gel, adequate feedstock to formation of tialita phase after calcinations at temperatures above 1300°C, or calcining at temperatures near 600°C followed by thermal spraying with plasma flame. The different kinds of solvents used, propitiated the production of powders with different morphologies and degrees of chemical homogeneity. With low heating rates in calcinations (150Kih), at temperatures between 800°C and 1200°C, occurs the segregation of aluminum and titaniurn with formation and growing of corundum and rutile phases. Since with fast heating and cooling propitiate by plasma spraying, the preponderant final phase is tialite in the substrate (water or metallic) aspersion.

A aplicação de revestimentos obtidos por aspersão térmica por chama hipersônica HVOF vem se tornando uma excelente solução para os desafios encontrados no setor de petróleo e gás natural. Este processo é versátil, podendo ser aplicado em componentes de diversas formas e geometrias, tanto em campo quanto em fábrica, possibilitando o reparo de peças desgastadas, evitando assim a troca completa de componentes. Dentre as opções de materiais a serem aplicados, o níquel e o cobalto se destacam pela boa resistência a corrosão e pelas baixas temperaturas de fusão em relação às temperaturas de operação do processo HVOF, o que propicia a uma completa fusão das partículas, garantindo uma boa qualidade dos revestimentos obtidos. Nesse contexto, o presente trabalho teve por objetivo a obtenção e caracterização de revestimentos de níquel e cobalto aplicados pelo processo de aspersão térmica hipersônica (HVOF) sobre o aço API 5CT P110. A morfologia e a microestrutura dos revestimentos foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS), difração de raios-X (DRX) e perfilometria. Foi avaliada a dureza dos revestimentos pelo ensaio de microdureza Vickers, e a aderência por ensaio de dobramento. A resistência à corrosão dos revestimentos foi avaliada por monitoramento do potencial de circuito aberto, polarização potenciodinâmica e espectroscopia de impedância eletroquímica em solução de NaCl 3,5 %. Foram obtidas curvas de coeficiente de desgaste por tempo, a partir de ensaios de desgaste a seco e em solução de NaCl 3,5 %. A partir dos resultados obtidos foi possível observar que ambos os revestimentos apresentaram uniformidade química, baixa porosidade e pouca presença de defeitos. Todos os testes eletroquímicos realizados indicaram as camadas de níquel e de cobalto como barreira, impedindo o contato do eletrólito no substrato de aço. Esse efeito foi alcançado graças à escolha correta dos parâmetros envolvidos no processo de aspersão e as características físicas dos elementos aspergidos, principalmente no que tange ao ponto de fusão que permitiu uma união eficiente entre as partículas metálicas no processo de recobrimento, gerando uma camada com poucos defeitos. O revestimento de níquel apresentou melhor desempenho frente à corrosão que o revestimento de cobalto, mas isso aconteceu devido às melhores propriedades do níquel em comparação ao cobalto. De maneira geral, ambos os revestimentos apresentarem uma melhora no desempenho do aço, contudo, o níquel mostrou-se como melhor opção de proteção ao aço API 5CT P110. / The application of thermal spray coatings applied by HVOF hypersonic flame has become an excellent solution to the challenges encountered in the oil and gas industry. This process is versatile and can be applied in components with many geometries, both in field and in the factory, enabling the repair of worn parts, preventing the complete replacement of components. Among the choices of materials that could be used, nickel and cobalt are characterized by good corrosion resistance, and low melting temperatures in relation to the operating temperatures of the HVOF process, which provides a complete fusion of the particles, producing then good quality coatings. In this context, this work aimed to obtain and characterize nickel and cobalt coatings applied by high velocity oxygen fuel (HVOF) thermal sprayed process on a API 5CT P110 steel. The morphology and microstructure of the coatings were analyzed by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), X-ray diffraction (XRD) and profilometry. The hardness of the coatings was evaluated by Vickers microhardness tests, and the adhesion of the coatings was evaluated by bending test. The corrosion resistance of the coatings was evaluated by open circuit potential monitoring, potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy in 3.5% NaCl solution. Wear rate by time curves were obtained from wear tests on dry and in 3.5% NaCl solution. From the results obtained it was observed that both coatings showed chemical uniformity, low porosity and almost absence of defects. All of electrochemical tests indicated the nickel and cobalt layers as a barrier, preventing the contact between the electrolyte and the steel substrate. This effect was achieved through the correct choice regarding the parameters involved in the spraying process and the physical characteristics of sprayed elements, especially with respect to the melting point which allowed an efficient binding between the metal particles in the coating process, generating a layer with few defects. The nickel coating showed better performance against corrosion than the cobalt coating, but this happened due the better properties of nickel in comparison to cobalt. In general both coatings improve the steel performance, however the nickel coating showed to be the best option regarding the API 5CT P110 steel protection.

A aspersão térmica por chama hipersônica tem se destacado pelo método rápido e eficiente para aplicação de revestimentos com grandes vantagens como: tempo, custo e qualidade. Os revestimentos de Inconel 625 apresentam uma série de aplicações industriais principalmente nos segmentos industriais: químico e petroquímico. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo avaliar as tensões residuais em revestimentos de Inconel 625 obtidos por aspersão térmica de chama hipersônica (HVOF) através do método de difração de raios-X. Os revestimentos de Inconel 625 sobre substrato de aço ABNT 4140 foram produzidos por aspersão térmica utilizando-se dois equipamentos com os seguintes combustíveis para produção da chama: um combustível gasoso, o propano e um combustível líquido, o querosene. Realizou-se a análise de topo, em pontos aleatórios, das amostras para quantificar as tensões residuais e, após, esta medida inicial obteve-se a construção de um perfil de tensões residuais através do método de remoção de camada, em média de 10 - 20 μm do revestimento de Inconel 625. Este trabalho também tem interesse em avaliar além das tensões residuais, se as características dos revestimentos de Inconel 625 também variam em função do combustível utilizado na aspersão térmica. A morfologia dos revestimentos obtidos foi analisada por microscopia óptica. A rugosidade dos revestimentos foi avaliada por trilha medida no rugosímetro. Foi avaliada a dureza através do perfil longitudinal pelo ensaio de micro dureza Vickers. A tendência da superfície a apresentar hidrofilia ou hidrofobicidade foi avaliada pela molhabilidade através do método da gota séssil. A resistência a corrosão dos revestimentos foram avaliados pelos ensaios de névoa salina, monitoramento do potencial de circuito aberto e pelas curvas de polarização potenciodinâmica em água do mar sintética. Neste trabalho após os ensaios realizados para ambos os revestimentos obtidos por HVOF, utilizando-se duas fontes de combustível distintas, notam-se diferenças quanto ao perfil de tensões residuais, microestrutura, desempenho frente à corrosão, sendo que o processo com combustível líquido apresentou melhor desempenho. / The thermal spray flame hypersonic has been highlighted by the rapid and efficient method for applying coatings with big advantages: time, cost and quality. Inconel 625 coatings have a number of industrial applications especially in industries: chemical and petrochemical. In this context, the current study aims to evaluate the residual stresses in Inconel 625 coatings obtained by thermal spray hypersonic flame (HVOF) through the X – ray diffraction method. The Inconel 625 coating on SAE 4140 steel substrate was produced by thermal spraying using two equipments with the following fuel flame production: a gaseous fuel, propane or a liquid fuel, kerosene. Was performed top consideration in random points, the samples to quantify residual stresses, and after this initial measurement was obtained building a profile of residual stresses by layer removal method, on average 10 - 20 μm of Inconel 625 coating. This work also has an interest in evaluating besides the residual stresses, the characteristics of Inconel 625 coatings also vary depending on the fuel used in thermal spraying. The morphology of the coatings obtained was analyzed by optical microscopy. The roughness of the coatings was evaluated by measuring the track roughness. The hardness was evaluated by the longitudinal profile by micro Vickers hardness test. The tendency of the surface to provide hydrophilicity or hydrophobicity was evaluated by the wettability by sessile drop method. The corrosion resistance of the coatings was evaluated by salt spray tests, monitoring the open circuit potential and the potentiodynamic polarization curves in synthetic sea water. In this work after the tests carried out for both coatings obtained by HVOF, using two sources of different fuel, are noticeable differences in the profile of residual stresses, microstructure performance against corrosion, being the process liquid fuel showed better performance.

Aspersão térmica é um processo de produção de revestimentos metálicos, poliméricos, cerâmicos ou compósitos sobre superfícies previamente preparadas que objetiva na maioria das vezes a prevenção contra o desgaste e/ou corrosão e também a recuperação dimensional de superfícies desgastadas. Ligas de Ni-Al são extensivamente empregadas na aspersão térmica para reconstrução dimensional e como camada de ligação como materiais que não se ligam adequadamente à superfície a ser revestida. A baixa dureza e resistência ao desgaste (principalmente em aplicações de reconstrução dimensional) desta liga poderiam ser contornadas pela adição de partículas ou compostos de altas durezas na matéria prima em pó antes da aspersão. Neste trabalho avaliou-se a influência da adição de NbC e do composto cerâmico Al2O3+TiO2 no desempenho ao desgaste de revestimentos de Ni-Al, bem como verificou-se as alterações microestruturais, químicas, e mecânicas decorrentes. Para tanto se adicionou 25%p de NbC ou 25%p do composto Al2O3+TiO2 à liga base de Ni-Al, formando-se dois materiais compósitos: Ni-Al + NbC e Ni-Al + (Al2O3+TiO2). Utilizou-se microscópio eletrônico de varredura com EDS para caracterizar as matérias primas e os revestimentos produzidos, assim como determinar o mecanismo de desgaste nos ensaios de micro-abrasão tipo \"esfera-livre\" e \"esfera-fixa\". Mediram-se as durezas superficiais e as microdurezas das fases por meio dos ensaios Rockwell Superficial e microdureza Vickers. Avaliou-se a resistência ao desgaste por meio de ensaios de micro-abrasão nas modalidades \"esfera-livre\" e \"esfera-fixa\". As adições dos materiais citados na liga a base de níquel alteraram características microestruturais importantes, como aumento do percentual de óxidos, bem como a composição química e distribuição dos elementos nas camadas formadas; ocorreram também aumentos significativos das durezas e nas resistências ao desgaste dos revestimentos. / Thermo Spray is a metallic, polymeric, ceramic and composite coating process applied over a previously prepared surface usually seeking to improve wear and/or corrosion resistance. It is also used to repair worn surfaces restoring the original dimensions. Ni-Al alloys are used as a primer coating to promote the adhesion between surface and incompatible coatings and also extensively in the reconstruction of worn surfaces. The low hardness and wear resistance (when used in reconstruction applications) of this alloy could be improved by the addition of hard particles/composites to the powdered raw material prior to the spray operation. In this work the influence of NbC and Al2O3+TiO2 additions to Ni-Al alloys were evaluated concerning wear performance and the resulting changes in microstructure, chemical and mechanical behavior. The experimental procedure included the preparation of samples of the Ni-Al base alloy with additions of 25wt% of NbC or 25wt% of Al2O3+TiO2, what resulted in two different sprayed composite materials: Ni-Al + NbC e Ni-Al + (Al2O3+TiO2). SEM with EDS microprobe was used to characterize the raw materials, the sprayed coating samples and the type of wear mechanism occurring in the wear tests of the type \"free sphere\" and \"fixed sphere\" micro abrasion that were used to evaluate the wear resistance of the samples. Surface hardness and micro hardness of the different phases in the coatings were evaluated using Rockwell and Vickers micro hardness testing machines respectively. The addition of the hard phases promoted important changes in the Ni-Al base alloy, decreasing the porosity level and increasing the percentage of oxides. Hardness were significantly increased as well as the wear resistance of the coatings.