Preparação de revestimentos de níquel-cromo-carbeto de cromo por pulverização supersônica

A aspersão supersônica é uma tecnologia avançada de engenharia de superfícies que utiliza jatos de alta temperatura e alta velocidade para fundir ou fundir parcialmente materiais de revestimento e, em seguida, depositá-los sobre a superfície de um substrato em alta velocidade para formar um revestimento de alto desempenho. Dentre esses revestimentos, os de níquel-cromo/carboneto de cromo preparados por aspersão supersônica são particularmente utilizados em aplicações industriais.

I. Princípios Técnicos A tecnologia de aspersão por chama supersônica utiliza a combustão intensa de combustível (como querosene, propano ou hidrogênio) com oxigênio em alta pressão em uma câmara de combustão para gerar um fluxo de gás em alta temperatura e pressão. Esse fluxo de gás é acelerado a velocidades supersônicas ao passar por um bocal Laval especialmente projetado, formando um jato estável de alta velocidade. O pó composto de liga de níquel-cromo e carboneto de cromo usado no processo de aspersão é alimentado nesse jato, aquecido rapidamente a um estado fundido ou semifundido e impacta a superfície do substrato pré-tratado (por exemplo, jateado com areia) a velocidades extremamente altas (tipicamente superiores a 600 m/s). As partículas fundidas se espalham sobre o substrato, resfriam rapidamente, se empilham e solidificam, formando, por fim, um revestimento de cermet denso e fortemente aderido.

II. Características do Revestimento Principal O revestimento de níquel-cromo/carbeto de cromo preparado por este processo possui as seguintes propriedades excepcionais:

Excelentes propriedades mecânicas: O revestimento combina alta dureza com boa tenacidade. Sua microdureza varia tipicamente de 760 HV a 995 HV. A liga de níquel-cromo, atuando como fase aglutinante, proporciona excelente tenacidade e resistência de adesão, enquanto a fase dura de carboneto de cromo disperso oferece o principal suporte resistente ao desgaste. A resistência média de adesão entre o revestimento e o substrato excede 60 MPa.

Microestrutura densa: Devido à altíssima velocidade das partículas pulverizadas, elas se deformam completamente com o impacto, resultando em uma sobreposição compacta e permitindo que a porosidade do revestimento seja controlada em um nível extremamente baixo de 1 a 2%. A baixa porosidade é fundamental para a excelente resistência à corrosão e à oxidação do revestimento.

Desempenho superior em altas temperaturas: Este revestimento mantém um desempenho estável por um longo período dentro de uma faixa de temperatura operacional de 538 °C a 900 °C. Apresenta alta retenção de dureza em altas temperaturas e significativa resistência à oxidação e à erosão por gases. Estudos mostram que, em um ambiente de alta temperatura de 620 °C, sua resistência à erosão por partículas sólidas é de várias a dez vezes maior do que a de substratos de aço resistentes ao calor comuns.

Boa resistência ambiental: A própria fase ligante de níquel-cromo possui boa resistência à oxidação e à corrosão. Quando combinada com carboneto de cromo, o revestimento resiste eficazmente à oxidação em altas temperaturas, à corrosão por enxofre e à erosão causada por diversos agentes químicos e névoas salinas.

III. Principais áreas de aplicação

Aeroespacial: Utilizado em vedações resistentes ao desgaste e à abrasão em componentes da extremidade quente, como pás de compressores de motores e carcaças de turbinas.

Energia e Potência: Amplamente utilizado para proteção contra altas temperaturas e prolongamento da vida útil de tubulações de caldeiras em usinas termelétricas a carvão e a gás, pás de turbinas a vapor e seções de transição de turbinas a gás.

Fabricação Industrial: Aplicado a componentes essenciais como cilindros metalúrgicos, válvulas de alta temperatura, guias de fornos de sinterização, eixos de bombas petroquímicas e anéis de vedação mecânica.

IV. Materiais de níquel-cromo-carbeto de cromo adequados para pulverização supersônica.