Caracterização microestrutural e análise eletroquímica do revestimento de WC-10Co-4Cr, aspergido termicamente por HVOF, em aço inoxidável martensítico

Abstract

Aços inoxidáveis martensíticos, contendo 12-13% de cromo, 2-5% de níquel e menos de 0,06% de carbono, vem sendo utilizados desde a década de 60, por exemplo, na fabricação de equipamentos hidráulicos, tais como turbinas, bombas e propulsores. Aços como o ASTM A743 CA-6NM, temperados e revenidos, passam por processos de tratamento de superfície, visando aumentar a resistência à erosão e corrosão, pois devem, operar sob condições de alta agressividade. Dentre as técnicas utilizadas para revestimento de superfície, a aspersão térmica, HVOF (Hight Velocity Oxigen Fuel), é um processo altamente utilizado, por sua viabilidade técnica e econômica. Atualmente, o aço ASTM A743 CA-6NM com revestimento do tipo WC-10Co-4Cr, com espessura em torno de 100 e 200 µm, é o material mais empregado nos diversos equipamentos hidráulicos, tais como: rotores de bombas, pás de turbinas e hélices navais. O conhecimento das características microestruturais do revestimento e de seu comportamento com relação à corrosão são de grande importância na definição dos parâmetros para a realização da aspersão térmica, gerando economia e qualidade do revestimento. Neste trabalho são realizadas análises por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura com EDS sobre os revestimento aspergido com WC-10Co-4Cr, visando estudar os parâmetros relacionados à porosidade e composição da microestrutura. Além disso, foram realizadas análises da dureza, ao longo de todo o revestimento, visando estabelecer correlação com as análises obtidas por microscopia, e análise eletroquímica com o intuito de compreender o comportamento do revestimento em meio salino NaCl 3,5% ( mm); todas as imagens adquiridas, passaram por processamento digital. Os resultados demonstraram que os revestimentos obtidos com 6 passes (W6) ou 8 passes (W8) apresentaram baixa porosidade, menor que 2%, sendo que os poros medidos no revestimento W6 apresentaram menor diâmetro de Feret e maior circularidade. A análise com durômetro revelou um comportamento similar dos revestimentos, com valores de dureza praticamente idênticos ao longo da espessura das camadas aspergidas. Os ensaios eletroquímicos, mostraram que o substrato apresentou corrosão puntiforme (pite) após imersão por 5, 20 e 30 h, em solução de NaCl 3,5% (mm), resultado típico para este material. Enquanto os revestimentos W6 e W8, que dentro das especificações dos ensaios, apresentaram comportamentos idênticos, nas análises com circuito aberto e curva de polarização, se mostraram revestimentos com proteção contra a corrosão.

Martensitic stainless steels, containing 12-13% chromium, 2-5% nickel and less than 0.06% carbon, have been used since the 1960s, for example, in the manufacture of hydraulic equipment such as turbines, pumps and propellers. The steels ASTM A 743 CA-6NM, in quenched and tempered conditions, undergo surface treatment processes to increase resistance to erosion and corrosion, once they do operate under conditions of high aggressiveness. Among techniques used for surface coating, thermal spraying, HVOF (Hight Velocity Oxigen Fuel), is a highly utilized process, due to its technical and economical viability. Currently, ASTM A743 CA-6NM steel with WC-10Co-4Cr type coating, with a thickness of 100 m and 200 m, is the most used material in the various pieces of equipment, such as: pump rotors, naval blades and propellers. The knowledge of the microstructural characteristics of the coating and its behavior in relation to corrosion are of great importance, in the definition of the parameters for the realization of the thermal spray, generating economy and quality of the coating. In this paper, optical microscopy and scanning electron microscopy with EDS, on WC-10Co-4Cr sputtering coatings were carried out to study the parameters related to the porosity and microstructure composition. In addition, hardness analyses were performed throughout the coating, to establish correlation with microscopic analysis and electrochemical analysis in order to understand the behavior of the coating in saline solution NaCl 3.5% (wt/wt); all images acquired, passed by digital processing images. The results showed that the coatings obtained with 6 passes (W6) or 8 passes (W8) presented low porosity, less than 2%, and the pores measured in the W6 coating presented smaller Feret diameter and greater circularity. Dilution analysis revealed a similar behavior of the coatings, with hardness values practically identical across the thickness of the sprayed layers. The electrochemical tests showed that the substrate presented punctiform corrosion (pite) after 5, 20 and 30h immersion in NaCl solution 3.5% (wt/wt); result for this material. While the W6 and W8 coatings, which presented identical behavior in the open circuit analysis and polarization curve, within the test specifications, corrosion resistant coatings were found.