Aspersão Térmica

Introdução

Uma das mais eficientes e econômicas formas de se adequar peças e componentes de equipamentos industriais a uma aplicação específica tem sido, há longo tempo, a aplicação de revestimentos. Revestimentos vêm ganhando evidência, ano após ano, em aplicações contra desgaste, contra corrosão, entre outras.

Os revestimentos podem ser efetuados por diversas técnicas e processos, sendo que, para aplicações de proteção contra desgaste, a galvanoplastia e a soldagem têm sido tradicionalmente utilizadas.

A aspersão térmica vem crescendo em termos de utilização nos anos recentes e conquistando espaço em aplicações tradicionais da soldagem.

O uso de revestimentos duros para melhorar a resistência ao desgaste de componentes mecânicos tem sido comum a varias décadas, com variadas técnicas de aplicação, que incluem soldagem, “cladding”, eletrodeposição, PVD (deposição física de vapor), CVD (deposição química de vapor), sendo a aspersão térmica a técnica que mais tem se desenvolvido nos últimos anos, apresentando-se como alternativa, economicamente viável, em relação aos demais processos comumente utilizados (Tucker,1998;Huchin,1998;Lima et al,1998).

Neste trabalho vamos descrever dois processos de tratamento superficial utilizados regularmente pela indústria mecânica para obtenção de resistência ao desgaste de componentes mecânicos: a aspersão térmica e a anodização dura.

O primeiro processo (aspersão térmica) consiste em depositarmos um liga metálica aquecida na superfície de outro material qualquer para melhorarmos as suas propriedades ao desgaste.

Já a anodização dura é amplamente utilizada para o tratamento superficial de componentes fabricados a partir do alumínio. Embora outros metais como, por exemplo, titânio, zinco, magnésio, nióbio e tântalo também possam ser anodizados, a aplicação mais comum deste processo é em peças de alumínio.

Aspersão térmica

Definição

A aspersão térmica é a técnica utilizada no processo de aquecimento de liga metálica em forma de pó ou arame, e lançamento destas partículas pulverizadas a uma elevada velocidade em uma superfície devidamente preparada conforme FIGURA 1 e 2:

FIGURA 1: Etapas da aspersão térmica

Fonte: Rijeza Metalurgia, 2012.

FIGURA 2: Etapas da aspersão térmica

Fonte: Rijeza Metalurgia, 2012.

De acordo com estudos realizados, a aspersão térmica tem sido bem sucedida até mesmo nas aplicações mais exigentes, ou seja, perfis de peças mais complexas. A aplicação de aspersão térmica em componentes metálicos garante a eficiência das peças diante do desgaste natural exigido ao longo do processo no qual estão inseridas, aumentando o tempo de vida útil das mesmas.

Outro fator importante é a capacidade de atender a peças de grande porte, assim como sua complexidade geométrica, de acordo com a necessidade de cada aplicação.

Principais áreas de aplicação da aspersão térmica.

As principais áreas de aplicação da aspersão térmica são: siderúrgica; mineração; aeroespacial; energia; automotiva; biomédica; papel e celulose; petróleo e gás; petroquímica e alimentos. A aspersão térmica tem como principais soluções de aplicação em:

FIGURA 3: Principais soluções da aspersão térmica

Fonte: Rijeza Metalurgia, adaptado pelo autor, 2012.

HVOF

Definição do processo

Dentre os processos de aspersão térmica, utilizados para aplicar revestimentos resistentes ao desgaste, o processo de aspersão oxicombustível de alta velocidade, conhecido como HVOF (High Velocity Oxi Fuel) tem sido um dos mais utilizados, principalmente na aplicação de carbonetos (Browning, 1999).

O processo é baseado em um sistema de combustão interna de alta pressão, similar a um motor de foguete em miniatura. Combustível e oxigênio são misturados para produzir um jato de gás supersônico acima de 1400 m/s e 2800 °C (Thorpe et al., 2000).

Figura 4: Corte esquemático da pistola de aplicação

Fonte: EPC Coating – http://www.ep-coatings.co.uk/processes/hvof/

Os combustíveis usados incluem querosene, hidrogênio, propileno, propano, acetileno, metil-acetileno propadieno e gás natural. O material em forma de pó é introduzido na chama quente dentro do cano de saída da pistola.

Os revestimentos produzidos apresentam maior dureza, adesão ao substrato, durabilidade e maior possibilidade de espessuras do que os revestimentos produzidos por outros processos de aspersão térmica.

Uma vantagem inerente do processo HVOF é sua habilidade de aspergir partículas semifundidas a altas velocidades (em torno de 1400 m/s), resultando um revestimento bastante denso, com alta adesão ao substrato e baixo conteúdo de óxidos.

Figura 5 – Micrografia da seção transversal de revestimento depositado por aspersão térmica HVOF – (88WC-12Co) – 200x

Fonte: Rijeza Metalurgia, Artigos técnicos, 2012.

O processo HVOF é bastante efetivo ao acelerar bastante as partículas sem excesso de aquecimento.

Carbonetos de vários tipos são especialmente adequados para aplicação por HVOF, pois não requerem significante fusão para se depositar e formar uma superfície efetiva contra desgaste.

Composições típicas estão entre 8 a 30 % de conteúdo da liga matriz, que serve primariamente como ligante para as partículas de carboneto (Thorpe et al., 2000).

Uma das ligas mais usadas para aplicações de desgaste tem sido a liga WC-Co (Korpiola & Vuoristo, 1996), às vezes ligada a outros elementos como Ni e Cr, no intuito de oferecer melhores características de resistência à corrosão e desgaste combinados (Berger et al., 1996).

Anodização Dura

Definição

Anodização