UNESP – Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Instituto de Química Fernando Santos da Silva AVALIAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS E DE RESISTÊNCIA À CORROSÃO DE REVESTIMENTOS À BASE DE ALUMÍNIO, CARBETOS DE TUNGSTÊNIO E COBRE OBTIDOS POR ASPERSÃO FRIA Araraquara 2017 FERNANDO SANTOS DA SILVA AVALIAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS E DE RESISTÊNCIA À CORROSÃO DE REVESTIMENTOS À BASE DE ALUMÍNIO, CARBETOS DE TUNGSTÊNIO E COBRE OBTIDOS POR ASPERSÃO FRIA Orientador: Prof. Dr. Assis Vicente Benedetti Araraquara 2017 Tese apresentada ao Instituto de Química, Universidade Estadual Paulista, como parte dos requisitos para obtenção do título de Doutor em Química. DADOS CURRICULARES IDENTIFICAÇÃO Nome: Fernando Santos da Silva Nascimento: 24 de junho de 1988 Nacionalidade: Brasileiro Naturalidade: Dourados – MS Estado Civil: Solteiro Filiação: Necildo Santos da Silva e Santina Leonardo da Silva Endereço: Francisco Aréco, 330, Parque das Nações II, Dourados - MS E-mail: fernandoquimicauems@gmail.com Nome em citações bibliográficas: SILVA, F. S.; da Silva, F. S.; Da Silva, F. S.; DA SILVA, F. S.; SILVA, F. S. DA; DA SILVA, FERNANDO SANTOS. FORMAÇÃO ACADÊMICA Doutorado em Química Doutorado em Química, área de concentração: Físico-Química. Instituto de Química da UNESP – Campus de Araraquara – SP. 2013-2017. Título da Tese: Avaliação das propriedades mecânicas e de resistência à corrosão de revestimentos à base de alumínio, carbetos de tungstênio e cobre obtidos por Aspersão Fria Orientador: Prof. Dr. Assis Vicente Benedetti. Período de Doutorado Sanduíche Centre de Projecció Tèrmica - CPT, Universidade de Barcelona - UB - Barcelona, Espanha. Concluído 2015-2016 (1 ano). Orientador: Prof. Dr. José Maria Guilemany. Mestrado em Química Mestrado em Química, área de concentração: Físico-Química. Universidade Federal da Grande Dourados – UFGD – Dourados - MS. Concluído em 2013. Título da dissertação: Filmes híbridos de TEOS-MPTS/TEOS-GPTMS aditivados com íons cério como pré-tratamentos protetores contra corrosão do aço carbono. Orientadora: Prof. Dra. Patrícia Hatsue Suegama Licenciatura em Química Curso de Licenciatura em Química. Universidade Estadual do Mato Grosso do Sul – UEMS – Campus de Dourados - Concluído em Dezembro de 2009. Título do trabalho de conclusão de curso: Aplicação de microeletrodos de fibra de carbono para a determinação voltamétrica do pesticida bentazon. Orientador: Prof. Dr. Antonio Rogério Fiorucci. Ensino Médio Escola Estadual Presidente Tancredo Neves – Dourados – MS. Concluído em 2005. Ensino Fundamental Escola Municipal Etalívio Penzo – Dourados – MS. Concluído em 2002. Escola Municipal Profa. Antônia Cândida de Melo – Dourados – MS. Escola Municipal Prof. Manoel Santiago de Oliveira – Dourados – MS. FORMAÇÃO COMPLEMENTAR Crystallography X-ray Absorption. (Carga horária: 40h). Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, UNESP, Brasil. 2014. Web of Science EndNote THOMSON REUTERS. (Carga horária: 3h). Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, UNESP, Brasil. 2013. 1° Escola de Impedância Eletroquímica. (Carga horária: 40h). Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, UNESP, Brasil. 2013. School of Advanced Science on Electrochemistry. (Carga horária: 40h). Universidade de São Paulo, USP, Brasil. 2013. Microscopia e Análise Térmica T.A. Instruments. (Carga horária: 20h). Universidade Federal da Grande Dourados, UFGD, Brasil. 2010. Extensão universitária em Física e Química da Atmosfera. (Carga horária: 68h). Pró-Reitoria de Ensino - UEMS, PROE - UEMS, Brasil. 2010. Extensão universitária em Qualidade do Ar e Condicionantes Meteorológicos. (Carga horária: 68h). Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul, UEMS, Brasil.2009. Química forense. (Carga horária: 8h). Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul, UEMS, Brasil. 2009. Conteúdo mínimo de um certificado de calibração. (Carga horária: 4h). Instituto Luterano de Ensino Superior Universidade Luterana Brasileira, ILES/ ULBRA, Brasil. 2009. Configuração e Instalação do módulo ECD em AUTOLAB. (Carga horária: 12h). Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul, UEMS, Brasil. 2009. Cromatografia: Uma técnica analítica. (Carga horária: 8h). Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul, UEMS, Brasil. 2008. Treinamento Cromatógrafo Gasoso Varian CP-3800. (Carga horária: 32h). Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária CPAO, EMBRAPA, Brasil. 2008. Microfabricação de sistemas analíticos. (Carga horária: 6h). Universidade Estadual de Campinas, UNICAMP, Brasil. 2008. Treinamento Cromatógrafo Gasoso Varian CP-8410. (Carga horária: 32h). Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária CPAO, EMBRAPA, Brasil. 2008. Workstation Galaxie WS-CG - Varian CP3800-8410. (Carga horária: 32h). Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária CPAO, EMBRAPA, Brasil. 2008. ATUAÇÃO PROFISSIONAL Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Mato Grosso do Sul, IFMS, Brasil. Vínculo: Professor Contratado 2013 - 2013 Vínculo: Professor temporário, Enquadramento Funcional: Professor, Carga horária: 40 h. Outras informações Ensino, EBTT - Disciplina ministrada: Química Geral 136 h. Centro Universitário da Grande Dourados, UNIGRAN, Brasil. Vínculo: Professor 2013 - 2013 Vínculo: Contratado, Enquadramento Funcional: Professor, Carga horária: 80 h. Outras informações Disciplinas ministradas: Química Geral 80 h. 2013 - 2013 Vínculo: Docente, Enquadramento Funcional: Professor, Carga horária: 80 h. Outras informações Disciplinas ministradas: Química geral e Bioquímica 80 h. 2012 - 2012 Vínculo: Docente, Enquadramento Funcional: Professor, Carga horária: 80 h. Outras informações Disciplinas ministradas: Química analítica 80 h 2012 - 2012 Vínculo: Docente, Enquadramento Funcional: Professor, Carga horária: 80 h. Outras informações Disciplinas ministradas: Química geral 80 h Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul, UEMS, Brasil. Vínculo: Professor Contratado 2011 - 2011 Vínculo: Temporário, Enquadramento Funcional: Professor, Carga horária: 68 h. Outras informações Ensino, Química Industrial - Unidade Dourados, Nível: Graduação. Disciplina ministrada: Química Orgânica Experimental 68 h. 2011 - 2011 Vínculo: Temporário, Enquadramento Funcional: Professor, Carga horária: 68 h. Outras informações Ensino, Química Licenciatura Vespertino - Unidade Dourados, Nível: Graduação. Disciplina ministrada: Elementos de geologia e mineralogia 68 h. 2011 - 2011 Vínculo: Temporário, Enquadramento Funcional: Professor, Carga horária: 136 h. Outras informações Ensino, Física Licenciatura Vespertino - Unidade Dourados, Nível: Graduação. Disciplina ministrada: Química Geral e Experimental 136 h. 2011 - 2011 Vínculo: Temporário, Enquadramento Funcional: Professor, Carga horária: 136 h. Outras informações Ensino, Física Licenciatura Noturno - Unidade Dourados, Nível: Graduação. Disciplina ministrada: Química Geral 136 h. 2011 - 2011 Vínculo: Temporário, Enquadramento Funcional: Professor, Carga horária: 68 h. Outras informações Disciplinas ministradas: Química geral e experimental 68 h. 2010 - 2010 Vínculo: Temporário, Enquadramento Funcional: Professor, Carga horária: 68 h. Outras informações Ensino, Química Industrial - Unidade Dourados, Nível: Graduação. Disciplina ministrada Química Orgânica Experimental 68 h. 2010 - 2010 Vínculo: Temporário, Enquadramento Funcional: Professor, Carga horária: 68 h. Outras informações Ensino, Química Licenciatura Noturno - Unidade Dourados, Nível: Graduação. Disciplina ministrada: Química Orgânica Experimental 68 h. 2010 - 2010 Vínculo: Temporário, Enquadramento Funcional: Professor, Carga horária: 34 h. Outras informações Ensino, Engenharia Ambiental - Unidade Dourados, Nível: Graduação. Disciplina ministrada: Química Geral Experimental 34 h. 2010 - 2010 Vínculo: Temporário, Enquadramento Funcional: Professor, Carga horária: 68 h. Outras informações Ensino, Química Industrial - Unidade Dourados, Nível: Graduação. Disciplina ministrada: Cinética Química 68 h. 2010 - 2010 Vínculo: Temporário, Enquadramento Funcional: Professor, Carga horária: 68 h. Outras informações Ensino, Química Licenciatura Noturno - Unidade Dourados, Nível: Graduação. Disciplina ministrada: Cinética Química 68 h. 2010 - 2010 Vínculo: Temporário, Enquadramento Funcional: Professor, Carga horária: 68 h. Outras informações Ensino, Química Industrial - Unidade Dourados, Nível: Graduação. Disciplina ministrada: Química Geral I 68 h. 2010 - 2010 Vínculo: Temporário, Enquadramento Funcional: Professor, Carga horária: 68 h. Outras informações Ensino, Química Vespertino - Unidade Dourados, Nível: Graduação. Disciplina ministrada: Química Orgânica Experimental 68 h. Vínculo: Técnico de Laboratório 2010 - 2010 Vínculo: Temporário, Enquadramento Funcional: Técnico em laboratório, Carga horária: 40 h. Outras informações Técnico de nível superior contratado exercendo trabalho nos laboratórios do Curso de Química – UEMS. Vínculo: Monitor de disciplina 2009 - 2009 Vínculo: Monitor, Enquadramento Funcional: Métodos Eletroanalíticos e análise térmica, Carga horária: 34 h. 2009 - 2009 Vínculo: Monitor, Enquadramento Funcional: Química Inorgânica II, Carga horária: 120 h. Vínculo: Iniciação científica. 2008 - 2009 Vínculo: Iniciação Científica, Enquadramento Funcional: Bolsista PIBIC - UEMS, Carga horária: 20 h, Regime: Dedicação exclusiva. Projeto: Aplicação de microeletrodos de fibra de carbono para a determinação voltamétrica do pesticida bentazon. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária, EMBRAPA-CPAO, Brasil. Vínculo: Iniciação científica. 2008 - 2008 Vínculo: Iniciação Científica, Enquadramento Funcional: Bolsista EMBRAPA, Carga horária: 20 h, Regime: Dedicação exclusiva. Projeto: Extração e quantificação de pesticidas em amostras de solo e água. Vínculo: Estagiário. 2007 - 2008 Vínculo: Bolsista Embrapa, Enquadramento Funcional: Estagiário, Carga horária: 30 h, Regime: Dedicação exclusiva. Laboratório de solos plantas e corretivos. PRODUÇÃO BIBLIOGRÁFICA Artigos completos submetidos em periódicos F. S. da Silva, S. Dosta, I. G. Cano, M. Couto, J. M. Guilemany, A. V. Benedetti Corrosion behavior of WC-Co coatings deposited by Cold Gas Spray onto Al 7075- T6, Corrosion Science (Submetido em junho, 2017). Artigos completos publicados em periódicos F. S. SILVA, J. BEDOYA, S. DOSTA, N. CINCA, I.G. CANO, J.M. GUILEMANY, A. V BENEDETTI, Corrosion characteristics of cold gas spray coatings of reinforced aluminum deposited onto carbon steel, Corrosion Science, 114 (2017) 57–71. doi:10.1016/j.corsci.2016.10.019 BARBANO, E. P.; Da Silva, F. S.; CARLOS, I. A.; GIMENEZ, E. V. New electrolytic bath for electrodeposition of protective binary FeMo and ternary FeMoP films. Journal of Alloys and Compounds, v. 695, p. 319-328, 2017. doi: 10.1016/j.jallcom.2016.10.208 SILVA, F. S., SILVA, L. D.; MACEDO, E. Q.; MENDES, P. B. Estudo de diferentes condições de preparo de amostra na determinação de nitrogênio total pelo método de kjeldahl. RCA. Revista de Ciências Ambientais (UniLASALLE), v. 10, p. 7-20, 2016. doi: 10.18316/1981-8858.15.0 SILVA, F. S.; SUEGAMA, P. H.; SILVA, W. P.; RINALDI, A. W.; DOMINGUES, N. L. C.; MATSUMOTO, M. Y.; SALAZAR, L. G. Effect of Different Dopants in Films TEOS/MPTS Used to Protect the Carbon Steel. Materials Science Forum, v. 805, p. 167-171, 2014. doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.805.167 http://lattes.cnpq.br/6041217501405985 http://lattes.cnpq.br/6041217501405985 http://lattes.cnpq.br/0366398884876006 http://lattes.cnpq.br/0366398884876006 SILVA, F. S.; FIORUCCI, A. R.; Benedetti Filho, E.; ARRUDA, G. J. de . Aplicação de microeletrodos de fibra de carbono para detecção voltamétrica do herbicida bentazon. Anais do Encontro de Iniciação Científica (Online), v. 1, p. 1706, 2009. Trabalhos completos publicados em anais de eventos científicos SILVA, F. S.; DOSTA, S.; CANO, I. G.; GUILEMANY, J. M.; BENEDETTI, A. V. Evaluation of the corrosion resistance of WC-Co coatings obtained by Gas Cold Spray onto Al 7075-T6 in chloride solution. In: Intercorr, 2016, Búzios. Revestimentos metálicos, 2016. SILVA, F. S.; BENEDETTI, A. V.; GUILEMANY, J. M.; DOSTA, S. Electrochemical study of Al Coatings Obtained by Gas Cold Spray on different substrates. In: 8° International workshop on Impedance Spectroscopy, 2015, Chemnitz. Corrosion and coatings, 2015. SILVA, F. S.; ARANHA, B. S. R.; CARDOSO, E. S. F.; SUEGAMA, P. H.; MELO, H. G.; BENEDETTI, A. V. Estudo das condições de proteção de revestimentos a base de TEOS/GPTMS aplicados na proteção contra corrosão do aço carbono. In: Intercorr, 2014, Fortaleza. Revestimentos Orgânicos, 2014. SILVA, F. S.; SUEGAMA, P. H.; RINALDI, A. W.; SILVA, W. P.; DOMINGUES, N. L. C.; MATSUMOTO, M. Y.; SALAZAR, L. G. Efeito do m -(Tolueno, Metóxido ou Nitro)- n- Salicidenoanilina na proteção do aço carbono. In: Encontro e Exposição Brasileira de Tratamentos de Superfícies - EBRATS, 2012, São Paulo. Uso de Revestimentos Orgânicos. São Paulo: EBRATS, 2012. BILIBIO, U.; SILVA, F. S.; JESUS, V. O.; FIORUCCI, A. R.; BENEDETTI FILHO, E.; ARRUDA, G. J. de. Estudo para detecção voltamétrica do pesticida Thiram utilizando microeletrodo de fibra de carbono. In: XVI Encontro do Centro-Oeste de debates sobre o Ensino de Química - ECODEQ, 2009, Itumbiara. Sessão Coordenada (Iniciação Científica), 2009. da Silva, F. S.; FIORUCCI, A. R.; BENEDETTI FILHO, E.; ARRUDA, G. J. de. Aplicação de microeletrodos de fibra de carbono para a detecção voltamétrica do http://lattes.cnpq.br/6041217501405985 http://lattes.cnpq.br/1769008264876945 http://lattes.cnpq.br/1769008264876945 http://lattes.cnpq.br/6041217501405985 http://lattes.cnpq.br/1769008264876945 http://lattes.cnpq.br/6041217501405985 http://lattes.cnpq.br/1769008264876945 herbicida bentazon. In: 7° ENIC - Encontro de Iniciação Científica da UEMS e 7° SEMEX - Seminário de Extensão, 2009, Dourados. Anais do ENIC, 2009. Resumos publicados em anais de evento científicos F. S. da Silva; S. Dosta; I. G. Cano; J. M. Guilemany; A. V. Benedetti. Influência de diferentes pós de cobre na preparação de revestimentos por aspersão fria. In: XXI Simpósio Brasileiro de Eletroquímica e Eletroanalítica, 2017, Natal. Tratamento de superfície corrosão e passivação, 2017. SILVA, F. S.; DOSTA, S.; CANO, I. G.; GUILEMANY, J. M.; FUGIVARA, C. S.; BENEDETTI, A. V. Avaliação da resistência à corrosão e microestrutura de revestimentos de Al depositados por Aspersão Fria sobre a liga Al 7075-T6. In: Marco inicial da sociedade brasileira de eletroquímica e eletroanalítica, 2017, São Bernardo do Campo. Anais da do marco inicial da SBEE, 2017. BARBANO, E. P.; SILVA, F. S.; CARLOS, I. A.; GIMENEZ, E. V. Caracterización del proceso de electrodeposición y evaluación de los depositos en el sistema Fe-Mo y Fe-W. In: XIV Congreso Nacional de Materiales, 2016, Gijón. Materiales, 2016. SILVA, F. S.; SUEGAMA, P. H.; MELO, H. G.; BENEDETTI, A. V. Filmes híbridos de TEOS/MPTS modificados com Ce(IV) para proteção contra corrosão do aço- carbono. In: Simpósio Brasileiro de Eletroquímica e Eletroanalítica, 2013, Campos do Jordão. Tratamento de Superfície, Corrosão e Passivação. Campos do Jordão: Sibee, 2013. BARROS, E. S.; SILVA, F. S.; SUEGAMA, P. H. Influência de nanoparticulas de sílica adicionadas em filmes híbridos de utilizados na proteção contra corrosão do aço carbono. In: II Simpósio de Nanomateriais do Centro-Oeste, 2013, Bonito. Uso de Nanopartículas. Bonito: SINACO, 2013. SILVA, F. S.; BARROS, E. S.; SUEGAMA, P. H. Uso de filmes híbridos de TEOS/MPTS modificados com Ce(III) para proteção contra corrosão do aço carbono. http://lattes.cnpq.br/6041217501405985 http://lattes.cnpq.br/1769008264876945 In: II Simpósio de Nanomateriais do Centro-Oeste, 2013, Bonito. Uso de Nanopartículas. Bonito: SINACO, 2013. LEITE, G. G.; SILVA, F. S.; SUEGAMA, P. H. Efeito do número de imersões no comportamento eletroquímico de filmes híbridos na proteção contra corrosão do aço estanhado. In: 35° Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química, 2012, Águas de Lindóia. Iniciação Científica. Águas de Lindóia: Sociedade Brasileira de Química, 2012. UTIYAMA, A. S.; SILVA, F. S.; RAMIRES, I. Corrosão de uma liga metálica de Ti-8- Si em meio de NaCl 3,5%. In: 35° Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química, 2012, Águas de Lindóia. Iniciação Científica. Águas de Lindóia: Sociedade Brasileira de Química, 2012. SILVA, F. S.; SUEGAMA, P. H.; MELO, H. G.; GARCIA, J. N. Electrochemical study of carbon steel coated with hybrid film based on the TEOS / GPTMS. In: Sociedade Brasileira de Pesquisa de Materiais, 2012, Florianópolis. Surface Engineering: protective coatings and modified surfaces. Florianópolis: SBPMAT, 2012. SILVA, F. S.; FIORUCCI, A. R.; BENEDETTI FILHO, E.; Bilibio, U. Estudo para a detecção do herbicida bentazon por voltametria de onda quadrada com microeletrodos de fibra de carbono. In: 62° Reunião Anual da SBPC, 2010, Natal- RN. Iniciação Científica, 2010. FERLE, A.; SILVA, F. S.; NUNES, D.; SALMAZZO, G. Estudo da Complexação dos íons Ag (I) com o Flavonóide Quercetina. In: Sociedade Brasileira de Química do Sul - SBQ SUL, 2010, Curitiba. Iniciação Científica. Curitiba: Sociedade Brasileira de Química do Sul - SBQ SUL, 2010. BILIBIO, U.; SILVA, F. S.; FIORUCCI, A. R.; BENEDETTI FILHO, E.; UYARA, C. N. Estudo das condições experimentais e instrumentais para detecção voltamétrica do pesticida thiram com microeletrodo de fibra de carbono. In: 62° Reunião Anual da SBPC, 2010, Natal-RN. Iniciação Científica, 2010. SILVA, F. S.; BILIBIO, U.; FIORUCCI, A. R.; BENEDETTI FILHO, E.; ARRUDA, G. J. de. Uso de surfactante e pré-tratamento eletroquímico do microeletrodo de fibra de carbono para detecção voltamétrica do herbicida bentazon. In: XVI Encontro Centro- Oeste de Debates sobre o Ensino de Química, 2009, Itumbiara. Pesquisa em Química, 2009. GUELFI, G. F. S.; SILVA, F. S.; FIORUCCI, A. R.; Benedetti Filho, E.; ARRUDA, G. J. de. Estudo eletroanalítico para a detecção voltamétrica do herbicida bentazon com microeletrodos. In: 49° Congresso Brasileiro de Química, 2009, Porto Alegre. Iniciação Científica, 2009. BILIBIO, U.; SILVA, F. S.; JESUS, V. O.; BENEDETTI FILHO, E.; FIORUCCI, A. R.; ARRUDA, G. J. de. Estudos para detecção voltamétrica do pesticida Thiram utilizando microeletrodo de fibra de carbono. In: Encontro Centro-\oeste de debates sobre o ensino de química, 2009, Itumbiara. Sessão de Painéis. Itumbiara, 2009. Apresentação de trabalhos e/ou palestra SILVA, F. S. Experiência dos profissionais de Química. Palestra: Semana Integrada de Química UEMS-UFGD, 2012. Cursos ministrados SILVA, F. S. Metodologia para análise química do solo. 2013. Curso de curta duração ministrado: Semana de Ciências Agrárias UNIGRAN, 2012. SILVA, F. S.; CARDOSO, E. S. F.; SUEGAMA, P. H. Introdução aplicação e preparo de eletrodos de referência. Curso de curta duração ministrado: Semana Integrada de Química UEMS-UFGD, 2012. Participação em Bancas SILVA, F. S.; RAMIRES, I.; GONCALVES, H. M. Participação em banca de Andréia S. Utiyama. Corrosão da liga metálica de Ti-8-Si em meio de NaCl e Etilenoglicol 30% em meio de NaCl. 2013. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Química) - Universidade Federal da Grande Dourados. http://lattes.cnpq.br/6041217501405985 http://lattes.cnpq.br/6041217501405985 http://lattes.cnpq.br/6041217501405985 SILVA, F. S.; SOUZA, F. R.; TOLEDO, M. Z. Participação em banca de Edson Quintal Macedo. Modificação da Metodologia de Kjeldahl para determinação de Nitrogênio Total e Proteína Bruta. 2013. Trabalho de Conclusão de Curso. (Graduação em Agronomia) - Centro Universitário da Grande Dourados. SILVA, F. S.; SOUZA, F. R.; TOLEDO, M. Z. Participação em banca de Paulo Batista Mendes. Modificação da Metodologia de Kjeldahl para determinação de Nitrogênio Total e Proteína Bruta. 2013. Trabalho de Conclusão de Curso. (Graduação em Agronomia) - Centro Universitário da Grande Dourados. Participação em eventos científicos XXI Simpósio Brasileiro de Eletroquímica e Eletroanalítica - SIBEE, 2017. Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal-RN, 2017. Marco inicial da sociedade brasileira de eletroquímica e eletroanalítica. Universidade Federal do ABC, São Bernardo do Campo-SP, 2017. Intercorr. Buzios-RJ, 2016. 8° International workshop on Impedance Spectroscopy. Universidade Tecnológica de Chemnitz, Cheminitz, Alemanha, 2015. Innovation workshop on Cold Gas Spray. Universidade de Barcelona – UB, Barcelona, Espanha, 2015. São Paulo School of Advanced Science on Electrochemistry: Energy Conversion and Storage. Universidade de São Paulo – USP, São Paulo-SP, 2013. 1° Escola de Impedância Eletroquímica. IQ UNESP, Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, Araraquara-SP, 2013. Simpósio Brasileiro de Eletroquímica e Eletroanalítica SIBEE. Campus do Jordão- SP, 2013. Encontro e Exposição Brasileira de Tratamentos de Superfícies - EBRATS. São Paulo-SP, 2012. III Interfinish Latino Americano. São Paulo-SP, 2012. Seminário sobre Microscopia Eletrônica de Varredura e Análises Térmicas. Universidade Federal da Grande Dourados – UFGD, Dourados-MS, 2011. 62° Reunião Anual da SBPC. UFRN, Natal, 2010. III Semana Integrada de Química UEMS-UFGD (SEINQUI): Avanços Científicos e Tecnológicos, VI Semana Acadêmica de Química Licenciatura UEMS, II Semana Acadêmica de Química Industrial e III Semana Acadêmica de Química UFGD. Universidade Federal da Grande Dourados, Dourados-MS, 2010. 7° Encontro de Iniciação Científica da UEMS. Universidade Estadual do Mato Grosso do Sul, Dourados-MS, 2009. 7° Seminário de Extensão Universitária da UEMS. Universidade Estadual do Mato Grosso do Sul, Dourados-MS, 2009. XVI Encontro do Centro - Oeste de Debates sobre o Ensino de Química. ULBRA, Itumbiara-GO, 2009. 60° Reunião Anual da SBPC. UNICAMP, Campinas-SP, 2008. Semana Integrada de Química UEMS/UFGD. Universidade Federal da Grande Dourados, Dourados-MS, 2008. Semana Acadêmica de Matemática UEMS. Universidade Estadual do Mato Grosso do Sul, Dourados-MS, 2006. Orientações Edson Quintal Macedo. Modificação da Metodologia de Kjeldahl para determinação de Nitrogênio Total e Proteína Bruta. 2013. Trabalho de Conclusão de Curso. (Graduação em Agronomia) - Centro Universitário da Grande Dourados. Orientador: Fernando Santos da Silva. Paulo Batista Mendes. Modificação da Metodologia de Kjeldahl para determinação de Nitrogênio Total e Proteína Bruta. 2013. Trabalho de Conclusão de Curso. (Graduação em Agronomia) - Centro Universitário da Grande Dourados. Orientador: Fernando Santos da Silva. Wesley Costa Santana. Teor de óleo e proteína de grãos de soja em função da época de semeadura. 2013. Trabalho de Conclusão de Curso. (Graduação em Agronomia) - Centro Universitário da Grande Dourados. Co-orientador: Fernando Santos da Silva. Hermes Henrique da Silva Moreschi. Teor de óleo e proteína de grãos de soja em função da época de semeadura. 2013. Trabalho de Conclusão de Curso. (Graduação em Agronomia) - Centro Universitário da Grande Dourados. Co- orientador: Fernando Santos da Silva. Eric Francisco Simão dos Santos. Monitoria da disciplina de Química Orgânica Experimental. 2011. Orientação de monitoria. (Química Industrial) - Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul, Pró-Reitoria de Ensino - UEMS. Orientador: Fernando Santos da Silva. Luciano Stevanin. Monitoria da disciplina de Química Geral e Experimental. 2011. Orientação de monitoria. (Física Licenciatura) - Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul. Orientador: Fernando Santos da Silva. Dedico... A minha família, especialmente a minha mãe Santina Leonardo da Silva. AGRADECIMENTOS o Agradeço primeiramente a Deus por me abençoar e me dar forças a cada dia e a intercessão de Nossa Senhora; o Agradeço a minha família, minha mãe Santina meu pai Necildo e minhas irmãs Ana Paula e Maria Aparecida, por me ajudar e me fortalecer durante toda a minha caminhada acadêmica me incentivando e apoiando em cada momento, amo muito vocês! o A minha namorada Alessandra por seu carinho, paciência, ajuda e apoio e dividir comigo os momentos de dificuldade e felicidade; o Aos amigos de Dourados, ao Leandro pela parceria e amizade de longa data; o Agradeço imensamente ao meu orientador Prof. Dr. Assis Vicente Benedetti pela orientação, ensinamentos, pelas experiências a mim repassadas e por toda a dedicação e atenção que teve comigo durante o decorrer do doutorado. Tudo que aprendi são ensinamentos que vou levar pra vida toda, muito obrigado! o Ao Professor Sadao por toda a ajuda prática, ensinamentos e por toda a paciência e dedicação no laboratório GEMAT; o Aos amigos do grupo GEMAT, Haroldo, Jéssica e Riberto por toda a ajuda parceria, amizade e as aventuras dos congressos. Os dias de trabalho no laboratório sempre foram mais felizes com a presença de vocês !; o Ao Elton pela grande amizade desde o estágio na Universidade de Barcelona e aos colegas Alan, Marco, Adriano e Fabíola. o Agradeço ao Prof. Dr. Jose Maria Guilemany por me receber no Centre de Projecció Tèrmica da Universidade de Barcelona, Espanha. Pela orientação, dedicação e os ensinamentos durante o dia-a-dia e nas reuniões de grupo; o Ao Prof. Dr. Sergi Dosta por toda a ajuda, planejamento das aspersões dos revestimentos e discussão de resultados e a Prof. Dra. Irene Garcia Cano por sempre me ajudar e me co-orientar durante minha estadia no CPT; o Aos colegas do CPT em Barcelona, Miguel, Anna, Aina, Kirian, Maryam, Victória, Pablo, Amadeu, ao Víctor Gómez pelas aspersões dos revestimentos e pelo melhor café de Hospitalet de Llobregat. A Dr. Núria Cinca por toda a orientação prática, e por ser tão atenciosa e me ajudar em cada detalhe durante os experimentos. Agradeço muito a dois muchacos Marco Robotti e John Henao pelo companheirismo, amizade, nossos cafés no CPT-Energy, onde falávamos dos mais variados assuntos, las pastas y las bandejas paisas, a vocês um fuerte abrazo y gracias por todo; o Ao Prof. Dr. Carlos M. Müller Jevenois do ELECTRODEP da Universidade de Barcelona que abriu espaço em seu laboratório para que eu pudesse realizar os ensaios eletroquímicos; o A todos os amigos que convivi em Barcelona, a Ewa Wittka-Jeżewska a qual tive o prazer de conviver e que me ajudou muito durante toda minha estadia, dziękuję bardzo; o Ao Instituto de Química da UNESP e todos seus funcionários que contribuíram direta ou indiretamente para o desenvolvimento dessa tese; o À Universidade de Barcelona - Espanha, onde trabalhei sob responsabilidade do Professor Jose Maria Guilemany; o À agência de fomento CNPq (Procs. 153177/2014-4 e 201325/2014-4 SWE), pelo auxílio financeiro. Muito Obrigado! “O sucesso é a soma de pequenos esforços repetidos diariamente”. Robert Collier RESUMO Este trabalho teve como objetivo investigar a microestrutura, resistência à corrosão e propriedades mecânicas de revestimentos produzidos por Aspersão Fria (AF) a base de: (I) pó de alumínio (Al), com ou sem alumina (Al2O3), depositados sobre aço comum; (II) revestimentos metálico-cerâmicos de WC-12Co e WC-25Co depositados sobre a liga Al7075-T6 e (III) revestimentos de cobre depositados sobre aço e obtidos a partir de pós submetidos a diferentes tratamentos. A análise dos materiais de partida e dos revestimentos, antes e após os ensaios de corrosão, foi realizada por difração a laser (DL), microscopia óptica (OM), microscopia eletrônica de varredura (SEM) acoplado a um sistema de espectroscopia de dispersão de energia de raios X (EDS) e difração de raios X (DRX). Foram realizadas medidas de dureza e ensaios de resistência ao desgaste por abrasão (Rubber Wheel) e por deslizamento (Ball on disk). A resistência à corrosão dos revestimentos foi avaliada por medidas eletroquímicas em meio de NaCl 3,5% e testes de névoa salina. Foram realizadas medidas de potencial em circuito aberto (ECA), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) e curvas de polarização linear e cíclica. As imagens de SEM da secção transversal mostram que os revestimentos são densos, não possuem porosidade interconectada e nem trincas. Os resultados eletroquímicos e de névoa salina mostram que todos os revestimentos investigados protegem o substrato por longos tempos de imersão por serem compactos quando obtidos pela tecnologia de AF. Para os revestimentos a base de alumínio, os estudos mostram que o eletrólito atinge o substrato em alguns pontos somente após 2000 h de imersão e os ensaios de desgaste indicam que o revestimento compósito Al-Al2O3 apresenta melhores propriedades mecânicas. Quanto aos revestimentos metálico- cerâmicos, o revestimento de WC-25Co apresentou maior espessura e também maior proteção contra corrosão até tempos maiores do que 2000 h. A caracterização dos revestimentos de cobre mostra claramente que os diferentes tratamentos dos materiais de partida exercem influência na eficiência de deposição, formação dos revestimentos e principalmente na sua resistência à corrosão. Palavras-chave: alumínio, WC-Co, cobre, revestimentos metálicos, aspersão fria, corrosão, resistência ao desgaste. ABSTRACT The purpose of this work was to investigate the microstructure, corrosion resistance and mechanical properties of coatings prepared by Cold Gas Spray (CGS) based on: (I) aluminum (Al) powder with or without alumina (Al2O3), deposited on common steel; (II) WC-12Co and WC-25Co metallic-ceramic coatings deposited onto Al7075- T6 alloy and (III) copper coatings deposited onto common steel and obtained from powders submitted to different treatments. The analysis of the feedstock materials and the coatings before and after the corrosion tests were performed by laser diffraction (LD), optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive X-ray spectroscopy system (EDS) and X-ray diffraction (XRD). Hardness measurements, abrasion testing (Rubber Wheel) and sliding wear test (Ball on disk) were performed. The corrosion resistance of the coatings was evaluated by electrochemical measurements in 3.5% NaCl medium, and salt fog tests. Open circuit potential (EOC), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), linear and cyclic polarization measurements were performed. SEM images of the cross section showed that coatings are dense, without interconnected porosity and cracks. Electrochemical and salt fog results show that all investigated coatings protect the substrate during long immersion times because they are compact when obtained by CGS technology. For the aluminum based coatings, the studies show that the electrolyte reaches the substrate at some points only after 2000 h of immersion and the wear tests show that the Al-Al2O3 composite coating has better mechanical properties. For the metal-ceramic coatings, the WC-25Co coating show higher thickness and corrosion protection up to 2000 h of immersion when compared to WC-12Co. Copper coatings characterization clearly shows that the different treatments of the feedstock materials exert influence on the deposition efficiency, coating formation and especially on their corrosion resistance. Keywords: Aluminium, WC-Co, copper, metallic coatings, cold gas spray, corrosion, wear resistance. LISTA DE FIGURAS Figura 1 – Formação dos revestimentos de AF. a) Aspersão das partículas sobre a superfície, b) deformação plástica das partículas c) formação da camada de revestimento. 44 Figura 2 – Esquema representativo de um sistema de AF. 45 Figura 3 – Relação entre temperatura e velocidade das partículas para as diferentes técnicas de aspersão térmica. 46 Figura 4 – Mecanismo de formação dos revestimentos obtidos por AF. 47 Figura 5 - Correlação entre velocidade da partícula e eficiência de deposição. 48 Figura 6 – Pós de cobre preparados por processo de atomização a gás utilizando atmosfera de ar. 50 Figura 7 - Sistema de atomização para obtenção dos pós de aspersão. 51 Figura 8 – Pó de WC-Co preparado pelo processo de sinterização e aglomeração. 52 Figura 9 – Moinho de alta energia utilizado para o preparo de pós de aspersão. 53 Figura 10 – Diferentes tipos de estrutura cristalina dos metais. 54 Figura 11 - Polímeros mais utilizados para aspersão por AF. 54 Figura 12 – Influência da distância de aspersão na eficiência de deposição. 56 Figura 13 – Pistola de aspersão por AF. 56 Figura 14 – Diferentes geometrais dos bocais de aspersão. 57 Figura 15 – Sistema de aspersão de AF de baixa pressão. 59 Figura 16 – Sistema de aspersão de AF de alta pressão. 60 Figura 17- Secção transversal do modulo de alta potência. 63 Figura 18 – Revestimento compósito a base de Cu e W utilizado em células a combustíveis. 64 Figura 19 – Equipamento de AF utilizado para a aspersão dos revestimentos. 66 Figura 20 - Esquema da Pistola de AF Active Jet Heater 17KW. 67 Figura 21 – Esquema dos tratamentos realizados para a obtenção dos pós de cobre para a aspersão por AF. 68 Figura 22 – Pós de cobre utilizados para o preparo dos revestimentos. 69 Figura 23 – Esquema do ensaio de resistência ao desgaste por deslizamento. 76 Figura 24 – Equipamento de Ball on disk utilizado para o ensaio de resistência ao desgaste por deslizamento. 77 Figura 25 – Equipamento de Rubber Wheel utilizado para o ensaio de desgaste abrasivo. 78 Figura 26 – Equipamento de Rubber Wheel utilizado para o ensaio de desgaste abrasivo. 79 Figura 27 - Célula eletroquímica utilizada durante as medidas eletroquímicas. 80 Figura 28 - a) Câmara de névoa salina utilizada durante os ensaios de resistência à corrosão, b) reservatório contendo a solução de NaCl 5 % m/m utilizada durante os experimentos, c) painel de ajuste dos parâmetros utilizados durante os testes de névoa salina, d) amostras dos revestimentos durante os ensaios. 82 Figura 29 - Análise de difração a laser para determinação do tamanho médio das partículas de Al e Al2O3. 83 Figura 30 – Imagens de SEM dos pós em superfície livre: a) Al e b) ɑ- Al2O3. 84 Figura 31 - Difratogramas de raios X: a) Pó de Al e b) Pó de Al2O3. 84 Figura 32 – Imagens de OM da seção transversal dos revestimentos após 86 a revelação da estrutura utilizando reagente de Keller. a) revestimento de Al e b) revestimento Al-Al2O3. Figura 33 – Imagens de SEM da secção transversal das amostras: a) Al/Aço lixado, b) Al-Al2O3/Al/Aço lixado e c) Al/Aço jateado. 87 Figura 34 – (a) Imagem da região superior do revestimento de Al/aço lixado; (b) imagem da região superior do revestimento Al-Al2O3/Al/aço lixado mostrando a presença de pequenos defeitos entorno das partículas de Al2O3. 90 Figura 35 - Difratogramas de raios X: a) pó de Al, Al/aço lixado e Al/aço jateado, b) pó de Al/Al2O3 e revestimento Al-Al2O3/Al/aço lixado. 92 Figura 36 – Imagens de OM da seção transversal dos revestimentos após o teste de dureza com indentações utilizando diferentes cargas. a) 100 gf e b) 150 gf. 94 Figura 37 - Evolução do coeficiente de fricção para os revestimentos a base de Al. 95 Figura 38 - Morfologia do caminho de desgaste para as amostras de AF após o teste de desgaste por deslizamento (insert caminho de desgaste). (a) Al/aço lixado e (b) Al-Al2O3/Al/aço lixado. 96 Figura 39 - Morfologia de desgaste abrasivo a) Al/aço lixado, b) Al- Al2O3/Al/aço lixado. 98 Figura 40 - Potencial de circuito aberto vs. tempo para todas as amostras estudas em meio de NaCl 3,5 % m/m a 25 oC contendo oxigênio e sem agitação. 99 Figura 41 – (a) Curvas de polarização cíclica e (b) Curvas de polarização catódica para o substrato e os revestimentos após 18 h de imersão em NaCl 3,5% com 0,166 mV/s. 101 Figura 42 – Imagens de SEM da secção transversal dos revestimentos após polarização cíclica em meio de NaCl 3,5%. (a) defeitos e uma zona frágil na parte superior; (b) revestimento compósito: defeitos e zona frágil na parte superior. A trinca em paralelo com o substrato é formada durante 107 o corte da amostra. Figura 43 - Medidas de potencial em circuito aberto do substrato e revestimentos durante longos tempos de imersão. 108 Figura 44 - Imagens de SEM da seção transversal antes (inserto) e depois (macro-imagem) da imersão em solução de NaCl 3,5 % m/m após: A) 700 h para Al/aço, (B) 650 h Al-Al2O3/Al/aço e (C) 1200 h Al/aço jateado. 109 Figura 45 – Imagens de SEM do revestimento Al –Al2O3/Al/aço lixado antes (a) e após (b) longo tempo de imersão. 111 Figura 46 - Imagens de SEM da seção transversal para a amostra Al/aço jateado após 2200 h em NaCl 3,5 % . 113 Figura 47 – Diagramas de EIS experimental (símbolo) e ajuste (linha) para o substrato (1 e 90 h) e revestimento (90 h) em meio de NaCl 3,5% a 25 °C: A) Diagrama de Nyquist e B) Bode log |Z| vs. log f e Bode Φ vs. log f. 115 Figura 48 – Diagramas de EIS experimentais (símbolos) e ajustes (linhas) para o substrato e revestimentos em meio de NaCl 3,5% a 25 °C: A) Diagrama de Nyquist e B) Bode log |Z| vs. log f e Bode Φ vs. log f. 116 Figura 49 – Circuito elétrico equivalente utilizado para o ajuste dos dados de EIS: a) CEE para o aço para tempos < 4 h, b) CEEs para o aço, Al/aço lixado e Al-Al2O3/Al/aço lixado para longos tempos de imersão e c) CEE utilizado para o ajuste dos dados da amostra Al/aço jateado com diferentes tempos de imersão. Para o Revestimento Al/aço lixado e Al-Al2O3/Al/aço lixado, o Rct no CEE representa a contribuição de ROX+Rct. CPE é o elemento de fase constante. 120 Figura 50 - (a) (ROX+ Rct), (b) Rfilm para os revestimentos a base de alumínio e (c) ROX para o revestimento Al/aço jateado vs. tempo de imersão em meio de NaCl 3,5% a 25°C. 122 Figura 51 - Imagens da superfície dos revestimentos após testes de nevoa salina (NaCl 5%) em diferentes tempos de estudo: a) revestimento Al/aço lixado, b) Al-Al2O3/Al/aço lixado. 127 Figura 52 - Análise de difração a laser para determinação do tamanho de 128 partícula dos pós de WC-Co. Figura 53 – Imagens de SEM dos pós de WC-12Co: a) em superfície livre, b) seção transversal e c) seção transversal com maior magnificação. 129 Figura 54 – Imagens de SEM dos pós de WC-25Co: a) em superfície livre, b) seção transversal e c) seção transversal com maior magnificação. 130 Figura 55 – Difratogramas de raios X para os pós de WC-Co: a) WC-12Co e b) WC-25Co. 131 Figura 56 – Imagens de SEM da seção transversal e superfície dos revestimentos de WC-Co sobre Al7075-T6: a) WC-12Co e b) WC-25Co. 132 Figura 57 - Imagem de SEM da superfície da amostra de WC-12Co após a deposição de uma segunda camada de revestimento. 133 Figura 58 – Difratogramas de raios X para os pós e revestimentos de WC-Co. 134 Figura 59 – Evolução do coeficiente de fricção durante ensaio de desgaste por deslizamento para os revestimentos de WC-Co, utilizando uma carga de 15 N. 136 Figura 60 - Morfologia do caminho de desgaste para o revestimento de WC-12Co após o teste de desgaste por deslizamento: a) imagem de SEM da superfície da pista de desgaste e b) imagem e perfil da pista de desgaste obtido por microscopia confocal. 138 Figura 61 - Morfologia do caminho de desgaste para o revestimento de WC-25Co após o teste de desgaste por deslizamento: a) Imagem de SEM da superfície da pista de desgaste e b) imagem e perfil da pista de desgaste obtido por microscopia confocal. 139 Figura 62 – Potencial em circuito aberto vs. tempo em NaCl 3,5 % a 25 oC. 141 Figura 63 – (a) Curvas de polarização anódica e (b) catódica para o substrato Al 7075-T6 e revestimentos de WC-Co em solução aerada de NaCl 3,5 %, (c) curvas catódicas para o revestimento WC-25Co em meio de NaCl 3,5 % na presença e ausência de oxigênio. 143 Figura 64 – (a) Imagem de SEM do revestimento de WC-12Co - defeitos e 147 formação de uma zona fragilizada na parte superior do revestimento e (b) imagem de SEM do revestimento WC-25Co - defeitos e formação de uma zona fragilizada na parte superior do revestimento. A trinca observada em paralelo com o substrato foi formada durante o preparo e corte da amostra. Figura 65 - Potencial de circuito aberto vs. tempo para aos revestimentos e substrato após longos tempos de imersão em NaCl 3,5 % a 25 °C. 148 Figura 66 – a) Imagem de SEM da superfície polida do revestimento, b) imagem de SEM da superfície após 48 h em meio de NaCl 3,5% e c) região da área atacada com maior magnificação: (A) partículas de WC não corroídas, (B) formação de pite e (C) perda das partículas de WC formando poros. 150 Figura 67 – Imagens de SEM da seção transversal dos revestimentos: a) WC-12Co e b) WC-25Co em meio de NaCl 3,5 % após ≈ 600 h. 152 Figura 68 – Diagramas de EIS experimentais (símbolos) e ajustes (linhas) para a liga Al7075-T6 durante diferentes tempos de imersão em NaCl 3,5 %: a) diagrama de Nyquist e b) Bode log |Z| vs. log f e Bode Φ vs. log f. 154 Figura 69 – Diagramas de EIS experimentais (símbolos) e ajustes (linhas) para os revestimentos após 24 h de imersão em NaCl 3,5 %: a) diagrama de Nyquist e b) Bode log |Z| vs. log f e Bode Φ vs. log f. 155 Figura 70 – Diagramas de EIS experimentais (símbolos) e ajustes (linhas) para os revestimentos após 500 h de imersão em NaCl 3,5%: a) Diagrama de Nyquist e b) Bode log |Z| vs. log f e Bode Φ vs. log f. 157 Figura 71 – Circuitos elétricos equivalentes utilizados para os ajustes dos dados de EIS: (a) substrato; revestimentos (b) para a primeira hora de imersão; (c) interpretação dos dados de EIS após algumas horas de imersão (d) CEE utilizado para ajustar os dados de EIS após algumas horas de imersão. 161 Figura 72 - a) RCT e b) Rfilm para os revestimentos de WC-Co meio de NaCl 3,5 % a 25 oC. 162 Figura 73 - Imagens da superfície dos revestimentos após testes de névoa 164 salina (NaCl 5%) em diferentes tempos de estudo: a) revestimento WC-12Co, b) revestimento WC-25Co. Figura 74 - Análise por difração a laser para determinação do tamanho de partícula dos pós de cobre. 166 Figura 75 - Difratogramas de raios X dos diferentes pós de cobre. 167 Figura 76 - Difratogramas de raios X para os revestimentos de cobre. 169 Figura 77 – Imagens de SEM dos revestimentos de cobre: a) Cu-Safina, b) Cu-FST, c) Cu-ar, d) Cu-100 e e) Cu-200. 170 Figura 78 – Eficiência de deposição para os revestimentos de cobre obtidos por AF. 172 Figura 79 – Esquema da formação dos revestimentos obtidos a partir dos pós oxidados de cobre. 174 Figura 80 - Imagens de indentação de dureza: a) Cu-Safina e b) Cu-200. 175 Figura 81 – Evolução do coeficiente de fricção durante ensaio de desgaste por deslizamento para os revestimentos de cobre utilizando uma carga de 5 N. 176 Figura 82 - Morfologia do caminho de desgaste para o revestimento de Cu-Safina após o teste de desgaste por deslizamento: a) imagem de SEM da superfície da pista de desgaste e b) imagem e perfil da pista de desgaste obtida por microscopia confocal. 177 Figura 83 - Morfologia do caminho de desgaste para o revestimento de Cu-Safina após o teste de desgaste por deslizamento: a) imagem de SEM da superfície da pista de desgaste e b) imagem e perfil da pista de desgaste obtida por microscopia confocal. 178 Figura 84 – Morfologia de desgaste abrasivo: a) Cu-Safina e b) Cu-FST. 180 Figura 85 – Medidas de potencial em circuito aberto vs. tempo para o substrato de aço e revestimento de cobre, adquiridas em meio de NaCl 3,5 % e 25 °C. 181 Figura 86 - (a) Curvas de polarização anódica e (b) catódica para o substrato e revestimentos de cobre em solução aerada de NaCl 3,5 %; (c) 183 curvas catódicas para o revestimento WC-25Co em meio de NaCl 3,5 % na presença e ausência de oxigênio. Figura 87 – Medida de potencial em circuito aberto em meio de NaCl 3,5 % durante longo tempo de imersão. 188 Figura 88 – Imagens de SEM da secção transversal após as medidas de potencial em circuito aberto com longos tempos de imersão em NaCl 3,5 %: (a) Cu-Safina (1000 h), (b) Cu-FST (600 h), (c) Cu-ar (384 h), (d) Cu- 100 (e) Cu-200. 190 Figura 89 – Diagramas de EIS experimentais (símbolos) e ajustes (linhas) para o substrato de aço durante diferentes tempos de imersão em NaCl 3,5 %: a) diagrama de Nyquist e b) Bode log |Z| vs. log f e Bode Φ vs. log f. 195 Figura 90 – Diagramas de EIS experimentais (símbolos) e ajustes (linhas) para o revestimento Cu-Safina durante diferentes tempos de imersão em NaCl 3,5 %: a) diagrama de Nyquist e b) Bode log |Z| vs. log f e Bode Φ vs. log f. 196 Figura 91 – Diagramas de EIS experimentais (símbolos) e ajustes (linhas) para o revestimento Cu-FST durante diferentes tempos de imersão em NaCl 3,5 %: a) diagrama de Nyquist e b) Bode log |Z| vs. log f e Bode Φ vs. log f. 197 Figura 92 – Diagramas de EIS experimentais (símbolos) e ajustes (linhas) para o revestimento Cu-ar durante diferentes tempos de imersão em NaCl 3,5 %: a) diagrama de Nyquist e b) Bode log |Z| vs. log f e Bode Φ vs. log f. 198 Figura 93 – Diagramas de EIS experimentais (símbolos) e ajustes (linhas) para o revestimento Cu-100 durante diferentes tempos de imersão em NaCl 3,5 %: a) diagrama de Nyquist e b) Bode log |Z| vs. log f e Bode Φ vs. log f. 199 Figura 94 – Diagramas de EIS experimentais (símbolos) e ajustes (linhas) para o revestimento Cu-200 durante diferentes tempos de imersão em NaCl 3,5 %: a) diagrama de Nyquist e b) Bode log |Z| vs. log f e Bode Φ vs. log f. 200 Figura 95 – Circuito elétrico equivalente utilizado para os ajustes dos dados de EIS do substrato: a) substrato t ≤ 24 h de imersão e b) substrato t ≥ 96 h de imersão. 201 Figura 96 – Circuito elétrico equivalente utilizado para os ajustes dos dados de EIS dos revestimentos de cobre em diferentes tempos de imersão em NaCl 3,5%. a) CEEs utilizados para ajustar os dados de EIS dos revestimentos Cu-Safina e Cu-FST e b) CEE utilizado para ajustar os dados de EIS dos revestimentos preparados a partir dos pós oxidados. 202 Figura 97 - a) Rct e b) Rpor para os revestimentos de cobre em meio de NaCl 3,5 % a 25 oC. 206 Figura 98 - Imagens da superfície dos revestimentos de cobre após testes de névoa salina (NaCl 5%) em diferentes tempos de estudo: a) revestimento Cu-Safina, b) Cu-FST. 207 LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Aplicações dos revestimentos obtidos por AF. 61 Tabela 2 - Condições de aspersão utilizadas durante o preparo dos revestimentos por AF. 72 Tabela 3 – Valores de porosidade estimados para os diferentes revestimentos a partir da análise das imagens de OM. 88 Tabela 4 – Espessura dos revestimentos a base de Al, obtidos por AF*. 91 Tabela 5 – Resultado das medidas de dureza Vickers para os revestimentos a base de alumínio. 94 Tabela 6 - Parâmetros de desgaste dos revestimentos de alumínio. 95 Tabela 7 - Parâmetros de corrosão obtidos das medidas de polarização linear e polarização cíclica1. 102 Tabela 8 – Resultados das medidas de dureza Vickers para os revestimentos de WC-Co e substrato1. 136 Tabela 9 - Parâmetros de desgaste por deslizamento dos revestimentos de WC-Co. 137 Tabela 10 – Parâmetros de corrosão estimados das curvas de polarização linear e potenciodinâmica. 142 Tabela 11 – Espessura dos revestimentos de cobre obtidos por AF1. 171 Tabela 12 - Valores médios de dureza para os revestimentos de cobre 175 Tabela 13 - Parâmetros de desgaste dos revestimentos de cobre. 176 Tabela 14 - Parâmetros de corrosão obtidos das medidas de polarização linear e polarização cíclica1. 182 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS  Diâmetro AF Aspersão Fria Afreq Alta Frequência ASTM American Society for Testing and Materials BF Baixa Frequência C Capacitor CEE Circuito elétrico equivalente CPE Elemento de Fase Constante E Potencial ECA Potencial em Circuito Aberto EDS Espectrometria de Dispersão de Energia de Raios X (Energy-dispersive X-ray spectroscopy) EIS Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (Electrochemical Impedance Spectroscopy) f Frequência HVOF High velocity oxygen fuel I Corrente MF Média Frequência OM Microscopia óptica (Optical Microscopy) R Resistor ou Constante dos gases rms Root mean square Rp Resistência de polarização SEM Microscópia Eletrônico de Varredura (Scanning electron microscopy) XPS Espectroscopia fotoeletrônica de raios X (X-ray photoelectron spectroscopy) XRD Difração de raios X (X-Ray Diffraction) Zimag Componente Imaginário da Impedância Zreal Componente Real da Impedância Φ Ângulo de fase χ2 Qui-quadrado SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 40 2 FUNDAMENTOS DE ASPERSÃO FRIA .............................................................. 43 2.1 Histórico ........................................................................................................ 43 2.2 Princípios básicos ........................................................................................ 44 2.3 Parâmetros de aspersão .............................................................................. 49 2.3.1 Preparo do substrato.................................................................................... 49 2.3.2 Pós de aspersão .......................................................................................... 50 2.3.2.1 Principais processos de obtenção dos pós ............................................ 50 2.3.2.1.1 Atomização ......................................................................................... 50 2.3.2.1.2 Sinterização e aglomeração ................................................................ 51 2.3.2.1.3 Processos mecânicos ......................................................................... 52 2.3.2.2 Influência da composição, estrutura e tamanho das partículas de pó .... 53 2.3.3 Pressão e temperatura dos gases de aspersão ........................................... 55 2.3.4 Distância de aspersão.................................................................................. 55 2.3.5 Influência da pistola de aspersão e bocal (nozzle) ....................................... 56 2.3.5.1 Pistola de aspersão ............................................................................... 56 2.3.5.2 Bocal da pistola de aspersão (nozzle) ................................................... 57 2.3.6 Velocidade de deslocamento da pistola em relação ao substrato ................ 58 2.4 Aspersão fria por alta e baixa pressão ........................................................ 58 2.4.1 Aspersão fria por baixa pressão ................................................................... 58 2.4.2 Aspersão fria por alta pressão ..................................................................... 59 2.4 Aplicações dos revestimentos obtidos por AF........................................... 60 3 PARTE EXPERIMENTAL ..................................................................................... 66 3.1 Equipamento de Aspersão Fria ................................................................... 66 3.2 Pós de aspersão ........................................................................................... 67 3.3 Preparação dos substratos .......................................................................... 69 3.4 Preparo dos Revestimentos ......................................................................... 70 3.4.1 Alumínio ................................................................................................... 70 3.4.2 WC-Co ...................................................................................................... 70 3.4.3 Cobre ........................................................................................................ 71 3.5 Caracterização estrutural e química dos pós e revestimentos ................. 73 3.5.1 Análise de difração a laser ........................................................................ 73 3.5.2 Difração de raios X e espectroscopia de fotoelétrons de raios X .............. 73 3.5.3 Preparação metalográfica ............................................................................ 73 3.5.3.1 Pós ........................................................................................................ 73 3.5.3.2 Revestimentos ....................................................................................... 74 3.5.4 Microscopia eletrônica de varredura e microscopia óptica ........................ 74 3.5.5 Determinação da espessura e porosidade ................................................ 74 3.6 Caracterização mecânica e resistência ao desgaste ................................. 75 3.6.1 Ensaios de adesão ................................................................................... 75 3.6.2 Dureza dos revestimentos ........................................................................ 75 3.6.3 Avaliação da resistência ao desgaste por deslizamento ........................... 76 3.6.3 Microscopia confocal ................................................................................ 77 3.6.4 Avaliação da resistência ao desgaste por abrasão ................................... 78 3.7 Avaliação da resistência à corrosão ........................................................... 79 3.7.1 Avaliação Eletroquímica ........................................................................... 79 3.7.1.1 Potencial em circuito aberto ................................................................... 80 3.7.1.2 Curvas de polarização linear e polarização cíclica ................................. 81 3.7.1.3 Espectroscopia de impedância eletroquímica ........................................ 81 3.7.2 Avaliação da resistência à corrosão por câmara de névoa salina ............. 81 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................................ 83 4.1 Estudo dos revestimentos a base de alumínio ........................................... 83 4.1.1 Caracterização microestrutural dos pós de aspersão ............................... 83 4.1.2 Caracterização microestrutural dos revestimentos.................................... 85 4.1.3 Caracterização mecânica e resistência ao desgaste ................................ 93 4.1.3.1 Ensaios de adesão ................................................................................ 93 4.1.3.2 Medidas de dureza dos revestimentos ................................................... 93 4.1.3.3 Avaliação da resistência ao desgaste por deslizamento ........................ 94 4.1.3.4 Avaliação da resistência ao desgaste por abrasão ................................ 97 4.1.4 Avaliação da resistência à corrosão ......................................................... 99 4.1.4.1 Potencial em circuito aberto e polarização potenciodinâmica ................ 99 4.1.4.2 Estudos de impedância eletroquímica ................................................. 115 4.1.4.3 Avaliação da resistência à corrosão em câmara de névoa salina ........ 126 4.2 Estudo dos revestimentos de WC-Co/Al7075-T6 ...................................... 128 4.2.1 Caracterização microestrutural dos pós de aspersão ................................. 128 4.2.2 Caracterização microestrutural dos revestimentos de WC-Co ................ 131 4.2.3 Caracterização mecânica e resistência ao desgaste .................................. 135 4.2.3.1 Ensaios de adesão .............................................................................. 135 4.2.3.2 Medidas de dureza dos revestimentos ................................................. 135 4.2.3.3 Avaliação da resistência ao desgaste por deslizamento ...................... 136 4.2.4 Avaliação da resistência à corrosão ....................................................... 140 4.2.4.1 Potencial em circuito aberto e polarização potenciodinâmica .............. 140 4.2.4.2 Estudos de impedância eletroquímica ................................................. 153 4.2.4.3 Avaliação da resistência à corrosão em câmara de névoa salina ........ 163 4.3 Estudo dos revestimentos de cobre/aço................................................... 166 4.3.1 Caracterização microestrutural dos pós de aspersão ................................. 166 4.3.2 Caracterização microestrutural dos revestimentos de cobre ...................... 168 4.3.3.2 Medidas de dureza dos revestimentos ................................................. 174 4.3.3.3 Avaliação da resistência ao desgaste por deslizamento. ..................... 175 4.3.3.4 Avaliação da resistência ao desgaste por abrasão .............................. 179 4.3.4 Avaliação da resistência à corrosão ........................................................... 180 4.3.4.1 Potencial em circuito aberto e polarização potenciodinâmica .............. 180 4.3.4.2 Estudos de impedância eletroquímica ................................................. 192 4.3.4.3 Avaliação da resistência à corrosão em câmara de névoa salina ........ 207 5 CONCLUSÕES ................................................................................................... 209 REFERÊNCIAS ..................................................................................................... 211 APÊNDICE ............................................................................................................ 222 40 1 INTRODUÇÃO Os materiais metálicos são amplamente utilizados nos mais variados setores da atividade humana e industrial e dentre os de maior uso estão o aço e as ligas de alumínio. O uso destes materiais sempre representou um grande desafio para diversas áreas do conhecimento humano, a fim de garantir sua aplicação industrial e doméstica. Esse desafio nada mais é do que proteger sua superfície contra as mais variadas formas de corrosão e desgaste. Na busca dessa proteção, quer temporária ou de longa duração, foram desenvolvidos os mais diversos processos físicos e químicos de tratamento de superfícies e aplicação de revestimentos, entre os quais, as técnicas de aspersão térmica têm se destacado por serem capazes de produzir revestimentos espessos resistentes ao desgaste e à corrosão (PAWLOWSKI, 2008). As técnicas de aspersão surgiram no início do século XX. Uma equipe de pesquisadores, sob o comando de Schoop, na Suíça, foi a primeira que descobriu a possibilidade da deposição de camadas de metais sobre uma superfície sem o uso de adesivo ou imersão (CHAMPAGNE, 2007). Desde então a aspersão térmica se tornou uma técnica muito importante na produção de revestimentos. Entre as técnicas de aspersão as mais utilizadas ao longo dos anos foram High-velocity oxy- fuel (HVOF) e Plasma. Essas técnicas utilizam altas temperaturas produzidas por uma chama ou plasma que durante a deposição dos revestimentos pode chegar entre 3000-12000 °C promovendo a fusão das partículas que são em seguida aceleradas por um fluxo de gás comprimido sobre uma superfície (BERGER, 2007; LI, CHRISTOFIDES, 2009). O problema dos revestimentos produzidos por essas técnicas são características intrínsecas do processo que levam a formação de revestimentos com tensões, poros, trincas e heterogeneidades devido à modificação química do material de partida pela chama durante a aspersão (COUTO et al. 2014; LI, CHRISTOFIDES, 2009). O surgimento de tensões e trincas ocorre principalmente entre as camadas de material depositado, devido à rápida solidificação das partículas aspergidas, levando a uma maior porosidade do revestimento, o que permite a passagem do eletrólito até o substrato, iniciando sua corrosão. A utilização de altas temperaturas modifica as fases presentes no material de partida devido à degradação, formação de óxidos e de novas fases cristalinas frágeis que podem alterar a resistência mecânica e à corrosão dos revestimentos (BERGER, 2007; LI; CHRISTOFIDES, 2009). Além disso, estas técnicas apresentam certas limitações quanto ao material a ser aspergido. Metais como alumínio, cobre, zinco e cerâmico- 41 metálicos como WC-Co e também grande parte dos polímeros não pode ser depositado, pois polímeros são suscetíveis a oxidação e podem sofrer degradação, dificultando a obtenção dos revestimentos. Por outro lado, a Aspersão Fria (AF) também chamada de Cold Gas Spray (CGS) tem demostrado ser uma técnica capaz de produzir revestimentos mais espessos e com boa resistência ao desgaste e à corrosão, a partir de diversas fontes de matéria-prima, como metais, polímeros, compósitos e cerâmicos (BALA et al. 2014). Em AF, um pó sólido é acelerado em um bico (nozzle) com geometria convergente-divergente sobre um substrato onde as partículas, no momento do impacto, se deformam plasticamente formando um material semifundido que se resfria rapidamente ao se chocar com o substrato ou revestimento (splats); esses splats se interligam uns aos outros resultando em um revestimento (CHAMPAGNE, 2007). Diferente de outras técnicas de aspersão, essa técnica utiliza maior energia cinética e baixa energia térmica para a deposição (MORIDI et al. 2014). Desta forma podem ser evitadas tensões residuais, oxidação e reações químicas indesejadas (BALA et al. 2014; JODOIN et al. 2006; MORIDI et al. 2014). Em AF, a temperatura de trabalho é menor que a utilizada nas demais técnicas de aspersão e a velocidade das partículas pode alcançar entre 500 e 1200 m/s, dependendo do gás utilizado ou parâmetros de aspersão (GRIGORIEV et al. 2014; ZHU et al. 2012). Essas características fazem da AF um importante processo de obtenção de revestimentos utilizando materiais de partida metálicos já que estes são sensíveis à oxidação e têm propriedades mecânicas que favorecem a deformação plástica das partículas. Revestimentos produzidos por AF têm vasta utilização industrial (SINGH, 2013). Isso porque essa técnica possibilita a aplicação de diferentes materiais como polímeros, metálicos, compósitos, também alguns materiais cerâmicos a um custo relativamente baixo, e devido à rápida e fácil aplicação sem restrições de tamanho com boa reprodutibilidade (MORIDI, 2014). Tais revestimentos são amplamente usados como barreiras térmicas, proteção contra corrosão, biomateriais e equipamentos eletrônicos (SINGH et al. 2013; SOUTO, LAZ, REIS, 2003; ZHOU, MOHANTY, 2012). Apesar dos grandes avanços na investigação da microestrutura e do comportamento quanto à resistência ao desgaste existem ainda poucos estudos sistemáticos quanto à avaliação da resistência à corrosão em solução para ver a possibilidade do uso desses revestimentos em meios agressivos. Este trabalho teve 42 como objetivo obter, por Aspersão Fria, revestimentos de interesse tecnológico a base de Al, WC-Co e Cu e avaliar a microestrutura, propriedades mecânicas e a resistência à corrosão desses revestimentos. Para alcançar os objetivos as seguintes ações foram desenvolvidas: 1) Análise da morfologia, tamanho e da composição dos materiais de partida utilizados para o preparo dos revestimentos, por microscopia eletrônica de varredura (SEM) acoplado a um sistema de espectroscopia de dispersão de energia de raios X (EDS) e difração a laser (DL); 2) Caracterização da morfologia e microestrutura dos revestimentos utilizando SEM, microscopia óptica (OM) e difração de raios X (DRX), e análise da composição dos revestimentos por EDS antes e após os ensaios eletroquímicos; 3) Avaliação das características físicas do revestimento como dureza e espessura, e características mecânicas como resistência ao desgaste por deslizamento e desgaste abrasivo; 4) Compreensão dos possíveis mecanismos envolvidos nos processos de desgaste desses materiais; 5) Avaliação da resistência dos revestimentos à corrosão em meio de NaCl 3,5% utilizando medidas eletroquímicas de potencial em circuito aberto (ECA), Espectroscopia de Impedância eletroquímica (EIS) e curvas de polarização linear e cíclica; 6) Avaliação da resistência dos revestimentos à corrosão por ensaios de névoa salina; 7) Investigação dos mecanismos de ataque dos revestimentos e dos substratos em meio de NaCl 3,5%. 43 2 FUNDAMENTOS DE ASPERSÃO FRIA 2.1 Histórico Aspersão Fria é uma técnica recente, tendo sido desenvolvida em meados dos anos 1980 por A. P. Alkhimov, A. Papyrin, V. F. Kossarev e seu grupo no Institute of Theoretical and Applied Mechanics of the Siberian Branch, hoje conhecido como Khristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics na cidade de Novosibirsk, Rússia (CHAMPAGNE, 2007; GRIGORIEV et al. 2014). Esse grupo de cientistas, estudando sistemas aerodinâmicos por meio de um túnel de vento supersônico, resolveu realizar testes com pequenas quantidades de partículas de aço e alumínio junto com o sistema de gás supersônico, formando um fluido de duas fases (gás+sólido). Durante os testes observaram que pequenas partículas do material sólido acabavam aderidas sobre os corpos de prova quando a velocidade do fluido atingia certo valor crítico. Este processo foi chamado de fenômeno “Cold Spray” (CHAMPAGNE, 2007). Entre os anos 1986 e 1990 foi depositada, por A. P. Alkhimov, a primeira patente de um equipamento de AF (SINGH, SIDHU, KALSI, 2012). Esse equipamento era capaz de acelerar partículas na forma de pó usando um gás de arraste em alta pressão e temperaturas significantemente inferiores ao ponto de fusão do material, a fim de aplicar essas partículas sobre uma peça de forma a obter um revestimento. Entre os anos 1990 e 2000 o governo dos Estados Unidos criou uma parceria com o governo Russo e trouxe a técnica de AF para os Estados Unidos, onde um sistema de AF foi construído por A. Papyrin e estudos básicos foram iniciados, sendo os Estados Unidos o segundo país a trabalhar com a técnica (SINGH, SIDHU, KALSI, 2012). Na mesma década o grupo industrial ASB comprou uma licença para o uso do processo de AF e foi a primeira indústria a trabalhar com a técnica e usa-la na produção de revestimentos. A Alemanha neste mesmo período também começou a trabalhar e desenvolver sistemas de AF. Sendo a Universidade das Forças Armadas Alemã a responsável por desenvolver um extenso trabalho de investigação teórica, design e desenvolvimento de pistolas e bocais, preparação e caracterização da microestrutura de diversos tipos de revestimentos e investigar aplicações dos revestimentos obtidos por AF. A Indústria Aeroespacial Alemã também nessa década iniciou os estudos sobre AF dirigido à fabricação de revestimentos protetivos 44 e material de aspersão (SINGH, SIDHU, KALSI, 2012). Durante esse período o processo de AF evoluiu muito e foram desenvolvidas técnicas para analisar e compreender melhor a formação dos revestimentos e seu desempenho. Atualmente AF é reconhecida como uma técnica de aspersão que permite, com sucesso, a deposição de uma variedade de materiais e vem sendo bastante estudada e utilizada em todo o mundo devido as mais variadas possibilidades de aplicação em diferentes setores industriais (CHAMPAGNE, 2007). 2.2 Princípios básicos Em AF materiais metálicos ou não metálicos finamente divididos são aquecidos em temperaturas menores que 1000 °C e acelerados em um jato de gás supersônico de alta pressão que permite a deformação plástica das partículas no momento do impacto com o alvo, formando assim splats interconectados aderidos ao substrato, o que leva à formação de um revestimento (Figura 1) (CHAMPAGNE, 2007). Figura 1 – Formação dos revestimentos de AF. a) Aspersão das partículas sobre a superfície, b) deformação plástica das partículas c) formação da camada de revestimento. (a) (b) 45 (c) Fonte: GRUJICIC et al. 2003. Em um sistema básico de AF (Figura 2) o gás contido em um reservatório segue por uma tubulação até o sistema de aquecimento do equipamento, onde é aquecido e levado até a câmara de alta pressão da pistola de aspersão. Nessa câmara, o pó é misturado ao gás e acelerado, por um bocal, até a superfície de um substrato (BALA et al. 2014; SINGH et al. 2013). Figura 2 – Esquema representativo de um sistema de AF. Adaptado da Fonte: PAWLOWSKI, 2008. Diferente das outras técnicas de aspersão, AF utiliza alta energia cinética e baixa energia térmica para a deposição de materiais (MORIDI et al. 2014). As temperaturas de trabalho são bem menores se comparadas com as outras técnicas de aspersão (Figura 3) e a velocidade das partículas durante a aspersão pode atingir entre 500 e 1200 m s-1, dependendo do gás utilizado e parâmetros de aspersão 46 (GRIGORIEV et al. 2014; ZHU et al. 2012). Os revestimentos obtidos geralmente são espessos, com baixa porosidade, ausência de trincas, baixo conteúdo de óxidos e são bastante homogêneos. As temperaturas utilizadas não permitem que o material de aspersão se oxide durante o processo, também não ocorre decomposição do pó ou formação de novas fases. A Figura 3 compara a temperatura e a velocidade das partículas empregadas nas técnicas de aspersão convencionais e AF (GRIGORIEV et al. 2014). Figura 3 – Relação entre temperatura e velocidade das partículas para as diferentes técnicas de aspersão térmica. Adaptado da Fonte: GRIGORIEV et al. 2014. O mecanismo de formação dos revestimentos de AF, em que as partículas se deformam e se ligam ao substrato, ainda não é bem estabelecido. Sabe-se que quando uma partícula é aspergida sobre o substrato ocorre intensa deformação plástica da partícula e em alguns casos também da superfície do substrato (Figura 4). 47 Figura 4 – Mecanismo de formação dos revestimentos obtidos por AF. Fonte: CORSAIR, 2017. Além disso, ocorre a remoção de camadas de óxidos do substrato, o que proporciona uma superfície ideal para uma adesão efetiva da partícula. O contato efetivo entre superfície e partícula combinado com as altas pressões durante a aspersão causam a compactação das partículas sobre o substrato e são condições ideais para que ocorra a adesão partícula/substrato e partícula/material depositado (CHAMPAGNE, 2007; GRIGORIEV et al. 2014). Uma série de outros fenômenos, frequentemente responsável pela adesão de materiais, foi investigada como fusão interfacial, difusão de materiais entre fases (CHAMPAGNE, 2007; DREHMANN et al. 2014; GRIGORIEV et al. 2014), no entanto, os resultados mostraram que esses fatores não acontecem no caso de AF. DREHMANN et al. (2014) e GRIGORIEV et al. (2014), analisando a existência ou não da fusão na interface partícula/substrato, mostraram que a energia cinética média para depositar as partículas e a energia térmica das partículas durante a aspersão são menores do que a energia necessária para promover a fusão interfacial partícula/substrato. Isso comprova que a formação dos revestimentos é um processo de estado sólido. A deformação plástica também é considerada um mecanismo de dissipação de energia. Segundo alguns estudos, o aumento da temperatura da região interfacial, devido ao choque das partículas, não é significativo para promover processos de difusão entre as fases (DREHMANN et al. 2014; GRIGORIEV et al. 2014). Um fator importante em AF é a velocidade crítica da partícula, ou seja, a velocidade que uma partícula individual deve atingir a fim de se aderir à superfície após o impacto. A Figura 5 mostra uma relação entre eficiência de deposição e a 48 velocidade crítica da partícula. Quando se tem um material sendo aspergido sobre um substrato, as partículas começam a aderir à superfície a partir de certa velocidade (linha verde). Certo aumento nessa velocidade pode levar a uma eficiência de deposição de 100%. Esse intervalo de velocidade entre o início da deposição das partículas e o patamar em que se tem maior eficiência de deposição é chamado de janela de deposição. Se a velocidade da partícula continuar a aumentar, a eficiência de deposição diminui devido ao efeito erosivo do choque das partículas sobre o substrato ou sobre camadas de material já depositadas. Figura 5 - Correlação entre velocidade da partícula e eficiência de deposição. Adaptado da Fonte: SCHMIDT et al. 2009. A velocidade crítica é uma relação entre energia cinética, características físico-químicas do material e energia térmica antes do impacto e pode ser expressa matematicamente como decrito na literatura (SCHMIDT et al. 2009). Para obter revestimentos com boa eficiência de deposição, densos e compactos é necessário que a partícula atinja sua velocidade crítica para alcançar o máximo de eficiência de deposição. Para isso o conhecimento, planejamento e um estudo detalhado dos parâmetros de aspersão devem ser realizados antes da produção de qualquer revestimento por AF. Esses parâmetros e sua importância serão discutidos a seguir. 49 2.3 Parâmetros de aspersão Definir os parâmetros de aspersão tem como objetivo obter revestimentos com menores custos e que apresentem maior resistência ao desgaste e à corrosão. Os parâmetros de aspersão mais investigados na obtenção de revestimentos por AF são: preparo do substrato, pó de aspersão, pressão e temperatura do gás de aspersão, distância entre a pistola e o substrato, tipo de pistola de aspersão, bocal de aspersão e a velocidade transversal da pistola. 2.3.1 Preparo do substrato O preparo da superfície do substrato é muito importante quando se pretende produzir um revestimento por AF. É necessário que o substrato antes da deposição esteja limpo, livre de resíduos de substâncias químicas e óxidos. Antes da aspersão o preparo do substrato é feito principalmente de duas formas: desbaste utilizando lixas de carbetos de silício (SiC) que fornece rugosidade media entorno de 0,5 µm ou jateamento, que é o método mais utilizado, no qual partículas de Al2O3 são jateadas sobre o substrato e a rugosidade media da superfície pode chegar até 5 µm. Para a preparação da superfície por jateamento é importante definir algumas condições tais como: determinar o tipo de partícula utilizada, tamanho e forma, pressão dos gases, ângulo e tempo de jateamento, pois essas características podem determinar o quão rugosa será a superfície (PAWLOWSKI, 2008; RICHER et al. 2006). Em geral são utilizadas partículas de Al2O3 de formato granular e tamanho menor do que 100 µm. O jateamento é feito com tempo curto, com a amostra em um ângulo de 90° e utilizando pressões menores do que 5 bar. Equipamentos de AF que dispõem de dois compartimentos de pó de aspersão podem ser utilizados para fazer o processo de jateamento seguido da aspersão do revestimento. Isso representa uma grande vantagem, pois evita a exposição da superfície limpa ao ambiente durante um longo tempo, impedindo a formação de óxidos ou deposição de sujeira na superfície. Trabalhos relatam que quando os revestimentos de AF são depositados sobre superfícies mais rugosas ocorre maior eficiência de deposição do material (KLASSEN et al. 2010; PAWLOWSKI, 2008; RICHER et al. 2006; SILVA et al. 2017). Isso acontece porque as partículas se deformam mais severamente em uma superfície rugosa do que em uma superfície lisa. Além disso, esses revestimentos mostram maior adesão sobre substratos jateados (KLASSEN et al. 2010; PAWLOWSKI, 2008; RICHER et al. 2006; SILVA et al. 2017). 50 Outra forma de preparo de superfície é a abrasão a laser que utiliza um sistema de laser de pulso curto para vaporizar rapidamente uma camada superficial do substrato. Esta técnica é bastante utilizada para o preparo de superfície de biomateriais que serão recobertos com revestimentos pela técnica de aspersão fria. Outros métodos de preparo de superfície como limpeza química ou eletropolimento geralmente são pouco empregados e não há trabalhos na literatura que mostram revestimentos aspergidos sobre superfícies assim preparadas. 2.3.2 Pós de aspersão 2.3.2.1 Principais processos de obtenção dos pós 2.3.2.1.1 Atomização O processo de fabricação mais barato e adequado para a produção dos pós de aspersão é a atomização a gás. Essa técnica é caracterizada pela elevada quantidade de pó que pode ser processada, sendo capaz de produzir partículas de morfologia esférica com tamanho entre 10 μm e 100 μm (Figura 6). As partículas esféricas de tamanho micrométrico, em geral, são acompanhadas de algumas partículas de tamanho menor, formando os chamados satélites que têm origem no processo de obtenção do pó. Figura 6 – Pós de cobre preparados por processo de atomização a gás utilizando atmosfera de ar. Fonte: Autor 51 No processo de atomização (Figura 7), o metal é fundido em um forno de alta temperatura utilizando atmosfera de ar, nitrogênio ou hélio. O metal no estado líquido escoa através de dois bicos injetores que trabalham com alta pressão de gás. Quando o metal líquido passa por esse sistema, o jato de gás dispersa o metal líquido formando pequenas gotículas que se resfriam rapidamente conforme a queda livre, transformando-se em partículas sólidas que se depositam no fundo do equipamento de atomização. Figura 7 - Sistema de atomização para obtenção dos pós de aspersão. Adaptado da Fonte: GERMAN, 2005. 2.3.2.1.2 Sinterização e aglomeração Pós metálico-cerâmicos como os de carbetos de tungstênio e cobalto são produzidos pelo processo de sinterização e aglomeração. A sinterização ocorre a partir de uma reação no estado sólido entre tungstato de cálcio (CaWO4) e carbetos de cálcio (CaC2) em temperaturas próximas ao dos seus respectivos pontos de fusão, utilizando a reação exotérmica gerada pela reação do alumínio. A reação a seguir mostra a formação do carbetos de tungstênio (WC): O2 +CaWO4 +CaC2 + 2Al → WC +CaO +Al2O3 +CO2 (Eq. 1) 52 Após a reação, o WC é obtido em uma proporção de até 65 % m/m. Para a obtenção do carbeto de tungstênio e cobalto (WC-Co), a última etapa é misturar o cobalto em quantidades entre 12-20 % m/m em uma atmosfera inerte, geralmente nitrogênio. O pó final obtido (Figura 8) é poroso e tem boa regularidade em tamanho e forma. Figura 8 – Pó de WC-Co preparado pelo processo de sinterização e aglomeração. Fonte: Autor 2.3.2.1.3 Processos mecânicos Pós de aspersão compósitos ou obtidos a partir de ligas metálicas podem ser preparados também por processos mecânicos utilizando moinhos de alta energia. Nesse sistema (Figura 9), esferas de zircônia ou cerâmica são colocadas dentro de uma câmara cilíndrica de metal junto ao material a ser processado. No moinho a uma velocidade controlada, as esferas de aço pressionam o material nas paredes do cilindro, o atrito aumenta a temperatura e a pressão provoca a deformação plástica das partículas (PAWLOWSKI, 2008). A morfologia do material obtido depende de parâmetros como velocidade de rotação do moinho, tempo de processamento e tamanho inicial das partículas. 53 Figura 9 – Moinho de alta energia utilizado para o preparo de pós de aspersão. Fonte: Autor 2.3.2.2 Influência da composição, estrutura e tamanho das partículas de pó Os materiais utilizados em AF se encontram principalmente na forma de pós. Antes da utilização de qualquer material para aspersão é de extrema importância conhecer algumas características como: composição química, estrutura cristalina ou estrutura polimérica no caso dos polímeros, tamanho e morfologia. Essas caracterizações ajudam determinar quais os parâmetros mais adequados para a aspersão dos revestimentos. A determinação da composição e estrutura cristalina dos pós pode ser feita por medidas de difração de raios X. Em AF a deformação plástica da partícula é função da temperatura e pressão utilizadas durante a aspersão, mas também principalmente do tipo de estrutura cristalina do material aspergido (BALA et al. 2014; PAWLOWSKI, 2008). Metais com estrutura cristalina do tipo cúbica de face centrada (CFC) se deformam plasticamente com mais facilidade. Isso acontece porque a estrutura cristalina desses metais é bastante simétrica, o que permite o deslizamento dos planos cristalinos com mais facilidade, tornando esses metais menos resistentes à deformação. Metais como alumínio, cobre, prata (Ag) entre outros possuem essa estrutura e são facilmente depositados por AF. Por outro lado, metais com estrutura do tipo cúbica de corpo centrado (CCC) são mais difíceis de sofrer deformação plástica e os parâmetros de aspersão devem ser investigados com mais cautela para sua deposição. É o caso, por exemplo, do tungstênio (W), tântalo (Ta), vanádio (V) entre outros. A facilidade com que ocorre a deformação plástica dos metais de acordo com a sua estrutura cristalina segue a seguinte ordem: cúbica de face centrada> cúbica de corpo centrado> hexagonal compacta. A Figura 10 ilustra as diferentes estruturas cristalinas dos metais mais utilizados para aspersão por AF. 54 Figura 10 – Diferentes tipos de estrutura cristalina dos metais. Adaptado da Fonte: BALA et al. 2014. No caso dos materiais poliméricos, os polímeros termoplásticos são os mais utilizados para a produção de revestimentos. Isso porque esses polímeros têm a capacidade de se deformarem plasticamente quando submetidos a diferentes condições de pressão e temperatura. Além disso, esses polímeros são facilmente obtidos na forma de pó. Entre os polímeros mais utilizados estão o polietileno e o Polietileno tereftalato (PET) (Figura 11). Figura 11 - Polímeros mais utilizados para aspersão por AF. Fonte: Autor A determinação da morfologia e tamanho dos pós pode ser realizada utilizando microscopia eletrônica de varredura (SEM) e medidas de difração a laser (DL). A morfologia é analisada em superfície livre e secção transversal. A difração a laser mede a distribuição de tamanho das partículas pela variação angular na intensidade da luz difundida à medida que um feixe de laser interage com as partículas dispersas em um líquido. Conhecer essas características das partículas é de extrema importância, pois elas exercem grande influência na velocidade crítica de aspersão. A velocidade da partícula durante a aspersão é inversamente proporcional 55 ao seu tamanho. Assim, maiores velocidades são obtidas quanto menor o tamanho da partícula. No entanto, estudos mostram dificuldade na aspersão de partículas menores do que 5 µm, isso porque essas partículas sofrem processo de aglomeração, o que pode causar problemas como entupimento do bocal (CHAMPAGNE, 2007; ROBOTTI et al. 2016). De forma geral o tamanho ideal de partícula para AF está entre 5-400 µm (CHAMPAGNE, 2007). 2.3.3 Pressão e temperatura dos gases de aspersão Os parâmetros pressão e temperatura são de grande importância, uma vez que pequenas variações nesses parâmetros podem produzir um aumento ou diminuição da velocidade das partículas ou maior oxidação, o que compromete a eficiência de deposição e adesão do revestimento ao substrato. O aumento da temperatura do gás pode diminuir a velocidade critica da partícula em até 14 m/s a cada incremento de 100 °C, isso porque o material se torna mais dúctil com o aumento da temperatura e, consequentemente, pode se deformar mais facilmente durante o impacto. Em relação à pressão, quanto maior seu valor maior será a velocidade atingida pela partícula. Em AF pode-se trabalhar com pressões entre 5-40 bar, no entanto, um estudo sistemático desse parâmetro deve ser realizado já que baixos valores de pressão podem não ser suficientes para que a partícula alcance sua velocidade crítica. Por outro lado, pressões elevadas podem ocasionar a deflexão das partículas sobre determinadas superfícies ou cavitação em camadas do material depositado, diminuindo a eficiência de deposição do material. 2.3.4 Distância de aspersão Essa distância corresponde ao espaço entre o bocal da pistola de aspersão e a superfície do substrato e se define como o caminho que as partículas percorrem ao sair da pistola até se chocarem com o substrato (MAGNANI, 2008). As distâncias de aspersão utilizadas em AF não ultrapassam 50 mm, bem menores em relação às utilizadas nas demais técnicas de aspersão que variam entre 120 a 300 mm. Esse parâmetro pode determinar a velocidade e temperatura que a partícula chega ao substrato e influencia diretamente na formação do revestimento. A Figura 12 mostra que o aumento da distância de aspersão diminui a eficiência de deposição dos revestimentos, independente das características do material de aspersão (LI, 2008). 56 Figura 12 – Influência da distância de aspersão na eficiência de deposição. Adaptado da Fonte: LI et al. 2008. 2.3.5 Influência da pistola de aspersão e bocal (nozzle) 2.3.5.1 Pistola de aspersão A Figura 13 mostra um esquema de uma Pistola de AF. As partes mais importantes são a câmara de alta pressão/aquecimento e o bocal. A câmara tem como função manter a temperatura de trabalho do gás e também é o local onde é formado o sistema de alta pressão da mistura partículas/gás (FLAME SPRAY TECHNOLOGIES, 2017). Figura 13 – Pistola de aspersão por AF. Adaptado da Fonte: FLAME SPRAY TECHNOLOGIES, 2017. 57 A maioria das pistolas disponíveis comercialmente possui desenho semelhante ao da Figura 13. 2.3.5.2 Bocal da pistola de aspersão (nozzle) Em AF, as partículas são aceleradas e aquecidas devido à sua interação com o fluxo de gás de alta velocidade. O objetivo principal do bocal nesse sistema é formar um fluxo de partícula/gás com energia térmica e cinética suficiente para que ocorra uma deposição bem sucedida. O bocal da pistola de aspersão é uma peça geralmente feita à base de carbeto de tungstênio ou polímeros. Os bocais podem ser construídos com diversas geometrias, no entanto, três tipos são os mais comuns: convergente, convergente/divergente cônico e convergente/divergente cilíndrico (Figura 14). Figura 14 – Diferentes geometrais dos bocais de aspersão. Adaptado da Fonte: CHAMPAGNE, 2007. 58 Os bocais podem ter diferenças no diâmetro de entrada dos gases, diâmetro da garganta, diâmetro da saída de expansão dos gases e comprimento da seção divergente e convergente, sendo que todos esses fatores influenciam na velocidade da partícula durante a aspersão (CHAMPAGNE, 2007; LI et al. 2007). Estudos (CHAMPAGNE, 2007; LI et al. 2007) envolvendo simulação computacional mostram que quanto maior o comprimento do bocal maior será a velocidade da partícula durante a aspersão. A velocidade das partículas após a saída do bocal também é maior para um sistema convergente/divergente. Este bocal também é capaz de aspergir partículas de até ≈400 µm, o que resulta em um revestimento mais denso. 2.3.6 Velocidade de deslocamento da pistola em relação ao substrato A velocidade transversal de deslocamento da pistola em relação ao substrato influencia a quantidade de material que irá se depositar (MAGNANI, 2008). Uma velocidade de deslocamento lenta implica em uma maior quantidade de material depositado. Uma velocidade de deslocamento maior provocará o processo contrário, com menor quantidade de material depositado. 2.4 Aspersão fria por alta e baixa pressão 2.4.1 Aspersão fria por baixa pressão Em Low-pressure Cold Spray (LPCS) ou aspersão fria por baixa pressão podem ser utilizados ar comprimido ou nitrogênio como gás de aspersão (SINGH et al. 2013). A pressão do gás é relativamente baixa, entre 5-10 bar, e a temperatura entorno de 550 °C. Nesse sistema, o gás contido em um reservatório segue por uma tubulação até o sistema de aquecimento do equipamento, onde é aquecido e levado até a câmara de alta pressão e aquecimento da pistola de aspersão e, em seguida, forçado a passar pelo bocal convergente/divergente (Figura 15) (SINGH et al. 2013). Na saída do bocal (lado divergente), a velocidade das partículas pode alcançar entre 300-600 m/s. As partículas sólidas são injetadas radialmente pouco depois do início da parte divergente do bocal e aceleradas em direção ao substrato (SINGH et al. 2013). 59 Figura 15 – Sistema de aspersão de AF de baixa pressão. Adaptado da Fonte: SINGH et al. 2013. Os sistemas de LPCS são portáteis, o que permite o uso em plataformas industriais e pode ser transportado sem maiores dificuldades. Esses sistemas oferecem maior segurança operacional devido ao uso de um sistema de menor pressão e o custo do equipamento é menor. O pó de aspersão não passa na secção convergente/divergente do bocal. Dessa forma, problemas de desgaste ocorrem somente na parte mais externa do bocal, o que assegura uma vida útil mais longa à peça. Esse sistema possibilita ainda maior número de modificações e adaptações. Entretanto, materiais mais duros como cerâmicos e alguns metais como titânio apresentam baixa eficiência de aspersão por LPCS. 2.4.2 Aspersão fria por alta pressão Em High-pressure Cold Spray (HPCS), aspersão fria por alta pressão, podem ser utilizados hélio ou nitrogênio como gás de aspersão. A pressão do gás durante a aspersão é de 25-40 bar e a temperatura de trabalho pode chegar até 1000 °C. Nesse sistema, o gás contido em um reservatório segue por uma tubulação até o sistema de aquecimento do equipamento, onde é aquecido e levado até a câmara de alta pressão da pistola de aspersão. Nessa câmara o pó é misturado ao gás e um fluxo axial da mistura chega à parte convergente do bocal, onde é criado um fluido sólido/gás de alta pressão que sofre expansão para a parte divergente do bocal (SINGH et al. 2013). 60 Figura 16 – Sistema de aspersão de AF de alta pressão. Adaptado da Fonte: SINGH et al. 2013. Na saída do bocal (lado divergente) a velocidade das partículas pode chegar entre 600-1200 m/s. As partículas sólidas são injetadas radialmente pouco depois do início da parte divergente do bocal e acelerados em direção ao substrato (SINGH et al. 2013). Os sistemas de HPCS são do tipo estacionário e podem ser utilizados para a aspersão dos mais diversos tipos de matéria prima com boa eficiência de deposição até para materiais mais duros como os cerâmicos. 2.4 Aplicações dos revestimentos obtidos por AF As primeiras aplicações da técnica de AF aconteceram entre 1990-2000 (CHAMPAGNE, 2007). Na indústria o processo de AF agregou valor a produtos já existentes melhorando o desempenho e sua funcionalidade, permitindo que produtos com baixo valor comercial tivessem maior valorização. A técnica permitiu também o reparo in situ de materiais e peças na indústria prolongando assim a vida útil e reduzindo a necessidade de substituição. De forma geral, a AF oferece a possibilidade de produzir revestimentos mais eficientes e com baixo impacto ambiental sem gerar resíduos líquidos nocivos. A Tabela 1 mostra as principais aplicações dos revestimentos produzidos por AF nos mais variados setores da indústria (MORIDI et al. 2014). 61 Tabela 1 - Aplicações dos revestimentos obtidos por AF. Revestimento Aplicação I Metais Cu e suas ligas Proteção contra corrosão, condução elétrica e térmica, atividade antimicrobiana, reparos e manutenção Al e suas ligas Proteção contra corrosão, reparos e manutenção Zn e suas ligas Proteção contra corrosão, reparos e manutenção Aço inoxidável Aplicações médicas, reparos e manutenção Titânio e suas ligas Aplicações médicas, reparos e manutenção Níquel e suas ligas Proteção contra corrosão, reparos e manutenção Ta Materiais refratários Al–5Fe–V–Si Motores de combustão interna CuNiTiZr Vidros metálicos, sistemas eletrônicos Al–Co–Ce Proteção contra corrosão II Compósitos de matriz metálica Ti/Al, TiAl3–Al Proteção contra corrosão em sistemas de alta temperatura Ligas de Co+Ni Sistemas de geração de energia nuclear, ferramentas Nd2Fe14B+Al Componentes eletrônicos, para sensores, atuadores Al Al+Mg17Al12 Proteção contra corrosão Al2O3+ AISI316 Proteção contra corrosão Al Al+Al2O3 Proteção contra corrosão e resistência ao desgaste Al+SiC, Al+Al2O3 Componentes eletrônicos Cu–Al2O3 Proteção contra corrosão e resistência ao desgaste. Al–Al2O3–Zn Proteção contra corrosão W/Cu Dissipadores de calor em sistemas eletrônicos WC–Co, WC–10Co– 4Cr Proteção contra corrosão e resistência ao desgaste Cr3C2–NiCr Cr3C2–Ni Proteção contra corrosão e resistência ao desgaste Cu/Cu2O Anti-incrustrante B4C/Ni Proteção contra corrosão, resistência mecânica Ti/Hidroxiapatita Aplicações médicas Nanotubos de carbono-Cu Dissipadores de calor em sistemas eletrônicos 62 III Cerâmicos SiC Resistência à oxidação em altas temperaturas WO3 Produção de fotoeletrodos TiO2 Fotocatalisadores Al2O3 Resistencia ao desgaste Hidroxiapatita Aplicações médicas TiN Proteção contra corrosão e resistência ao desgaste IV Polímeros Poliamidas, Polietileno tereftalato, Polietileno. Proteção contra corrosão V Nanocristalinos MCrAlY Barreiras térmicas e turbinas a gás Cu/Al2O3 Materiais para soldagem e sistemas de alta temperatura Fe/Al Proteção contra corrosão em sistemas de alta temperatura CuNiFe Ânodos inertes para produção/ deposição de Al Algumas aplicações dos revestimentos a base de alumínio, cobre e carbetos de tungstênio e cobalto serão discutidas mais detalhadamente mostrando as possibilidades das aplicações dos revestimentos investigados neste trabalho. Os revestimentos a base de alumínio, obtidos por AF, têm diversas aplicações. Isso porque antes do surgimento de AF era muito difícil obter revestimentos espessos a base de alumínio com baixa oxidação. Os revestimentos de alumínio são os mais investigados, principalmente na indústria aeronáutica onde AF é também utilizada para reparação de peças (CHAMPAGNE, 2007). O alumínio também vem sendo utilizado para produzir revestimentos condutores sobre substratos cerâmicos (VILLA et al. 2012). A metalização de materiais isolantes para aplicações eletrônicas tem se tornado um processo bastante promissor para a aplicação de AF, principalmente para a obtenção de materiais cerâmicos piezoelétricos que convertem energia mecânica em energia elétrica ou vice-versa. Eletrodos metálicos são depositados sobre a face de sensores piezocerâmicos em posições opostas um ao outro, permitindo a formação de um campo elétrico uniforme. A aspersão dos revestimentos não altera as propriedades do substrato e a espessura dos eletrodos é maior do que os obtidos por esputerização (sputtering). 63 Os revestimentos a base de cobre, obtidos por AF, têm potencial aplicação na proteção contra corrosão, na indústria eletrônica, em trocadores de calor e sistemas condutores. A baixa porosidade e baixo conteúdo de óxido nesses revestimentos permite uma maior condutividade térmica e elétrica bem como maior resistência à corrosão. Uma das aplicações de AF com grande inovação industrial foi o uso de revestimentos compósitos a base de cobre em módulos de alta potência utilizados em células a combustíveis (KLASSEN et al. 2010). A Figura 17 mostra a secção transversal de um módulo de alta potência utilizado nessas células. Na parte superior, a fiação elétrica de alumínio é conectada com o dispositivo semicondutor que está abaixo. Este por sua vez é soldado a uma placa de cobre que funciona como dissipador de calor. O dispositivo semicondutor consiste de uma camada de Al2O3 recoberta com uma camada de cobre e silício na parte superior e cobre na parte inferior. Figura 17- Seção transversal do modulo de alta potência. Adaptado da Fonte: KLASSEN et al. 2010. O problema principal desses sistemas durante o funcionamento é o ciclo de aquecimento/resfriamento devido à alta corrente que passa pelo sistema. A diferença nos coeficientes de expansão térmica dos materiais leva à formação de trincas nas regiões de solda, que resulta em falhas do módulo de alta potência. Para 64 resolver esse problema, revestimentos compósitos de Cu/W estão sendo utilizados (Figura 18). Figura 18 – Revestimento compósito a base de Cu e W utilizado em módulos de alta potencia de células combustíveis. Fonte: KLASSEN et al. 2010. Esse material permite uma alta condutividade térmica que pode ser ajustada pela quantidade de W, e está sendo aplicado entre o trocador de calor e o semicondutor. Dessa forma o revestimento de AF ajuda no sistema de troca térmica, também pode evitar o surgimento de trincas e aumenta a vida útil do equipamento devido a sua condutividade térmica e resistência ao estresse. Os revestimentos a base de WC-Co têm grande aplicação como revestimentos protetores contra desgaste mecânico e corrosão. A dureza das partículas de WC confere a resistência ao desgaste enquanto que a matriz metálica oferece tenacidade. Quando aspergidos por HVOF esses revestimentos sofrem decomposição form