Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T18:41:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 208754.pdf: 100758927 bytes, checksum: 83d8b7603a070cac98a8e1dd4a4bbbd3 (MD5) / Revestimentos metálicos aspergidos termicamente com vistas à proteção contra a corrosão adaptam-se bem tanto em aplicações on- como offshore, pois, além de oferecerem proteção catódica e/ou por barreira ao material do substrato, podem ser facilmente depositados na cobertura de grandes superfícies. Entretanto, processos convencionais de aspersão a chama e a arco elétrico, comumente empregados na produção industrial, fornecem revestimentos que geralmente contêm muitas descontinuidades na microestrutura (p.ex. poros, óxidos e trincas), cuja quantidade e distribuição podem restringir consideravelmente a vida útil e o desempenho em serviço. Visando corrigir esta deficiência, um processo de aspersão a chama de alta velocidade (HVOF, High Velocity Oxy-Fuel Spraying) foi desenvolvido, o qual propicia revestimentos mais densos e homogêneos, porém com custos de aplicação bem mais elevados, principalmente pelo fato de utilizar material de adição na forma de pó. Em contrapartida, o lançamento relativamente recente de um processo semelhante utilizando arame (HVCW, High Velocity Combustion Wire Spraying) acena para a possibilidade de se aliar revestimentos de melhor qualidade a menores custos de deposição. Dentro deste contexto, o presente trabalho de tese teve como primeiro objetivo verificar a potencialidade da aplicação deste novo processo na proteção de estruturas e componentes fabricados em aço comum ao carbono contra a corrosão atmosférica marinha. Para isso, uma ampla caracterização microestrutural e de comportamento à corrosão foi realizada envolvendo diferentes revestimentos anódicos a base de alumínio e zinco (Al99,5, AlMg5, ZnAl15 e Al99,5+W2C), bem como revestimentos catódicos a base de ferro-cromo e níquel (aço inoxidável X46Cr 13, aço inoxidável 316L e liga Hastelloy C-276). Os diversos ensaios utilizando técnicas eletroquímicas (monitoração do potencial, ensaios de polarização e amperometria de resistência nula) foram complementados por ensaios em câmara de névoa salina. O segundo objetivo da pesquisa foi verificar a própria aplicabilidade e reprodutibilidade destas técnicas na avaliação de diferentes comportamentos à corrosão, considerando a morfologia bastante peculiar de revestimentos aspergidos termicamente. A caracterização microestrutural baseou-se em análises feitas por microscopia ótica e eletrônica de varredura, além de outros métodos tais como espectroscopia de energia dispersiva e difração de raios-X, sempre procurando identificar os possíveis mecanismos de corrosão reinantes para cada material, nas diferentes situações. Os resultados obtidos demonstraram que os ganhos em se utilizar processos de maior velocidade dependem fortemente do tipo de material de adição, sendo claramente maiores para revestimentos catódicos (mais nobres do que o substrato). Além disso, os benefícios em se utilizar técnicas eletroquímicas na classificação dos diferentes revestimentos pode ser comprovada, permitindo o estabelecimento de uma boa correlação entre as características microestruturais e o desempenho à corrosão, fato que levou à seleção e especificação dos melhores revestimentos dentro de cada grupo de materiais.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2018-05-08T20:21:14Z No. of bitstreams: 1 2017_ElierPavóndelaFé.pdf: 8145629 bytes, checksum: 54bec80f7216a8b4e5ac343c2d2bb471 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-05-18T11:07:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_ElierPavóndelaFé.pdf: 8145629 bytes, checksum: 54bec80f7216a8b4e5ac343c2d2bb471 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-18T11:07:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_ElierPavóndelaFé.pdf: 8145629 bytes, checksum: 54bec80f7216a8b4e5ac343c2d2bb471 (MD5) Previous issue date: 2018-05-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). / A termografia de infravermelho é utilizada na avaliação de patologias em edificações, principalmente em fachadas. O descolamento no revestimento cerâmico é uma das principais patologias avaliadas com esta técnica de ensaio. No entanto, existem muitas dúvidas na aplicação e interpretação dos resultados termográficos, relacionadas com o momento de fazer a inspeção, a influência das condições de exposição da fachada e a forma de analisar os termogramas. O objetivo do trabalho foi definir critérios e padrões de comportamento a serem utilizados na avaliação de descolamentos cerâmicos com termografia de infravermelho. A pesquisa foi divida em três etapas experimentais, que incluíram estudos em placas, parede e fachadas. Nas placas, foi realizada uma análise qualitativa do comportamento térmico das principais anomalias encontradas nos termogramas e uma análise quantitativa do comportamento dos parâmetros termográficos associados aos descolamentos. Foi analisada nesta etapa a influência das principais variáveis relativas ao defeito e às condições de exposição. Na parede os parâmetros termográficos foram correlacionados com parâmetros relativos ao fluxo de calor, utilizados posteriormente na simulação térmica das fachadas. Nas fachadas foi possível validar os padrões de comportamento encontrados ao longo do estudo e propor critérios a serem utilizados na inspeção termográfica dos descolamentos. Os principais resultados foram a determinação do comportamento térmico das principais patologias e anomalias encontradas na avaliação termográfica das fachadas, a determinação dos parâmetros relativos ao fluxo de calor (gradientes e variação de temperatura da superfície) usados na escolha do momento de fazer as inspeções em campo e os critérios para avaliação dos descolamentos baseados em parâmetros termográficos (Delta-T) e parâmetros relativos ao fluxo de calor. / Infrared thermography is used in the evaluation of buildings pathologies, principally in facades. Detachment of ceramic tiles is one of the main pathologies evaluated with this technique. However, there are many doubts in the application and interpretation of the thermographic results, related to the moment of inspection, the influence of the conditions of the facade exposure and the method of thermograms analysis. The objective of the work was to define criteria and behavior parameters to be used in the evaluation of detachment of ceramic tiles with infrared thermography. The research was divided into three experimental stage, which included a study on plate, wall and facades. In the plates, a qualitative analysis of the thermal behavior of the main anomalies found in the thermograms was performed. A quantitative analysis of the behavior of the thermographic parameters associated with the detachments was performed. The influence of the main variables related to the defect and the exposure conditions, was analyzed in this stage. In the wall the thermographic parameters were correlated with parameters related to the heat flux, used later in the thermal simulation of the facades. In the facades it was possible to validate the parameters of behavior found throughout the study and to propose criteria to be used in the thermographic inspection of the detachments. The main results were the determination of the thermal behavior of the main pathologies and anomalies found in the thermographic evaluation of the façades, the determination of the parameters related to the heat flux (gradients and variation of surface temperature) used in choosing the moment of make inspection and the criteria for evaluating the detachments based on thermographic parameters (Delta-T) and parameters related to the heat flow.

O trabalho consta do estudo teórico-experimental da influência do choque térmico na aderência de azulejos ao substrato. Inicialmente é feita uma revisão bibliográfica sobre os vários componentes envolvidos no processo, são relatados elementos para elaboração de projetos de revestimentos, a normalização vigente e dgurnas das patologias mais comuns encontradas nas cerâmicas, especialmente para os azulejos, bem como suas formas de reparos e locais de maior ocorrência. Os fundamentos da teoria sobre aderência sáo abordados em um capitulo especial. No capitulo seguinte são apresentados os ensaios realizados, quais sejam, ensaios de choque térmico e de resistência de aderência 8, tração de azulejos. Estes azulejos, em finção da produção industrial, são de dois tipos: os confeccionados pelo processo monoqueima e os pelo processo biqueirna, sendo cada grupo de amostras assentado com argamassa adesiva a base de cimento, argamassa adesiva convencional e argamassa adesiva com aditivo incorporador de ar. A avaliação dos experimentos realizados é feita pelos métodos estatisticos, comprovando a importância das juntas de assentamento no desempenho ao longo da vida util dos tipos de azulejos estudados, com os resuItados encontrados constantes neste trabalho. / This research consists of a theoretical and experimental study on the influence of thermal shocks in the binding of ceramic tiles to its supporting layer. lnitially, a literature review is presented, discussing the components involved in the process, the elements which have to be considered in the design of ceramic tiling, current standards, the most commom pathologies, the place where they may occur more often, as well as procedures for repairing them. The major principIes related to the theory of binding are discussed in a special chapter. The following chapter presents a description of the tests carried out, such as thermal shock and pulling out of tiles. Two kinds of tiles were studied: the first produced by simple burning process and the second by the double burning processo Each group of samples was laycd with different binding systems: cement based pre mixed mortar, conventional adhesive mortar (cement, limeand sand), and mortar with air incorporating aditive. The results of the experimentswere evaluated using statistical methods, confirming the importance of the layingjoints at the lifeperformanceof the layed ceramic tiles.

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.

Segundo Carvalho (2004) os ácidos naftênicos e sulfetos não atacam de modo significativo os aços revestidos com Nb2O5, descortinando um enorme campo de potencial aplicação na indústria petroquímica. Neste sentido, objetivando-se caracterizar os revestimentos à base de Nb2O5 frente à corrosão, foram organizados e analisados dados experimentais obtidos em campo, de equipamentos operacionais revestidos da Refinaria Duque de Caxias (REDUC), em Duque de Caxias, RJ. Esta dissertação propõe apresentar estes resultados experimentais, a partir de uma pesquisa embrionária desenvolvida pela PETROBRAS e o Professor Miranda da COPPE (UFRJ), avaliando-se o comportamento dos revestimentos com Nb2O5 em meios corrosivos, encontrados tipicamente na indústria de petróleo. Esta avaliação foi executada mediante inspeção visual das superfícies revestidas destes equipamentos e dos corpos-de-prova revestidos ensaiados em tanques de armazenamento, comparativamente aos equipamentos e corpos-de-prova sem proteção. Os resultados obtidos permitiram concluir que o revestimento de Nb2O5 que se apresentou íntegro após a campanha dos equipamentos, demonstrou relativa resistência à corrosão frente aos meios expostos contendo ácidos naftênicos, sulfetos, cloretos, carbonatos e atmosferas industriais existentes nos processos de refino. Em relação aos corpos-de-prova revestidos com Nb2O5 e comparados aos pintados com tinta epóxi expostos nos tanques de armazenamento, observou-se a superior resistência à corrosão por frestas dos corpos-de-prova com revestimento de Nb2O5. Porém, não foi possível descartar a presença de oxidação nos mesmos, provavelmente devido à porosidade do revestimento. A literatura aponta para a elevada estabilidade em altas temperaturas deste revestimento de Nb2O5; porém, para se concluir a respeito da eficiência deste revestimento frente à corrosão na indústria do petróleo é necessário uma maior avaliação microestrutural e metodológica do mesmo após a exposição. / According to Carvalho (2004) and the naphthenic acid attack of sulfides does not significantly steels coated with Nb2O5, uncover a huge field of potential application in petrochemical industry. In this sense, aiming to characterize the coatings based on Nb2O5 against corrosion, were organized and analyzed experimental data obtained in the field of operating equipment coated in Duque de Caxias Refinery (REDUC), in Duque de Caxias, RJ. This dissertation proposes to present the experimental results from a research embryo developed by PETROBRAS and Professor Miranda of COPPE (UFRJ), is evaluating the behavior of Nb2O5 coatings in corrosive media, typically encountered in the petroleum industry. This evaluation was performed by visual inspection of the coated surfaces of equipment and bodies-of-proof coated tested in storage tanks, compared to equipment and bodies-of-evidence without protection. This dissertation proposes to present these experimental results, evaluated the behavior of Nb2O5 coatings in corrosive media, typically encountered in the petroleum industry. This evaluation was performed by visual inspection of the coated surfaces of equipment and bodies-of-proof coated tested in storage tanks, compared to equipment and bodies-of-evidence without protection. The results showed that the Nb2O5 coating of which was full of equipment after the campaign, showed relative resistance to corrosion due to exposed media containing naphthenic acids, sulfides, chlorides, carbonates and atmospheres of existing industrial processes in refining. For proof-of-body coated with Nb2O5 and compared to painted with epoxy paint exposed in storage tanks, there was a higher resistance to corrosion by holes with proof-of-body coating of Nb2O5. However, we could not discard the presence of oxidation on them, probably because the porosity of the coating. The literature points to the high stability at high temperatures the coating of Nb2O5, but to conclude about the efficiency of this coating against the corrosion in the petroleum industry requires a greater microstructural evaluation of the methodological and even after the exposure.

O trabalho teve como objetivo o estudo do desempenho contra a corrosão de revestimento formado por camadas de conversão obtidas através de ácido hexafluorzircônio e ácido hexafluorzircônio/titânio em aço carbono SAE 1006. Foi investigado o comportamento eletroquímico por meio de análise de espectroscopia de impedância eletroquímica, de potencial de circuito aberto e polarização potenciodinâmica a fim de avaliar o comportamento do revestimento de conversão e microscopia eletrônica de varredura, para acompanhar a morfologia da camada conforme aumentava o tempo de tratamento. Ensaios de potencial de circuito aberto durante a formação da camada de conversão apontaram para a sua formação ao longo do tempo e a espectroscopia de impedância eletroquímica, também durante a formação da camada de conversão, demonstrou que quanto maior o tempo de tratamento, mais resistente é a camada formada. Também foram realizados ensaios de avaliação anticorrosiva com adição de top coat com resina esmalte sintético sobre a camada de conversão para avaliar o revestimento pintado quanto à resistência à corrosão. Os resultados demonstraram que a utilização do tratamento de conversão melhora a resistência à corrosão do aço carbono. Porém, só deve ser utilizado seguido de pintura, já que unicamente a camada de conversão não oferece proteção efetiva. Os ensaios de espectroscopia de impedância eletroquímica com top coat indicaram que o tratamento de conversão nanocerâmico pode apresentar desempenho semelhante à fosfatização e que o aumento do tempo de conversão não implica necessariamente aumento do desempenho anticorrosivo, como se esperava. / This study focus on the corrosion performance of the coating formed by the conversion layers obtained by hexafluozirconium and hexafluozirconium/titanium acid based solution on steel. The electrochemical behavior was investigated by analysis of electrochemical impedance spectroscopy, open circuit potential and potentiodynamic polarization to evaluate the behavior of the conversion coating and scanning electron microscopy, tomonitor the layer morphology as the treatment time increased. Testing of the open circuit potential during the formation of conversion layer pointed to their training over time and electrochemical impedance spectroscopy also during the formation of conversion layer showed that the higher the treatment time, the more resistant layer is formed. Were also conducted tests to evaluate corrosion with the addition of top coat resin with synthetic enamel layer on the conversion to assess the painted finish for resistance to corrosion. The results show that using the conversion treatment improves the corrosion resistance of carbon steel. However, it should only be used followed by painting since only the conversion layer does not provide effective protection. Tests with electrochemical impedance spectroscopy indicated that the nanoceramic top coat treatment conversion may have similar performance to the phosphate, and increasing the conversion time does not necessarily increase the corrosion performance, as expected.

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.