Caracterização e avaliação de revestimentos HVOF e Laser Cladding

Abstract

Este trabalho, realizado em ambiente empresarial, tem como objectivo principal a caracterização de revestimentos avançados feitos pelos processos HVOF e Laser cladding para aplicação em componentes e equipamentos industriais.Para realizar esta caracterização foram efetuados vários ensaios por forma a conhecer as capacidades que cada revestimento apresenta em resistência ao desgaste erosivo e abrasivo. Foram também estudadas as suas características físicas, as suas macro e microdurezas, características metalúrgicas, e características mecânicas. Com os testes desenvolvidos e respetivos resultados, foi então possível cumprir o objetivo de comparar propriedades obtidas para cada revestimento em função do processo de aplicação utilizado e do tipo de material em estudo, uma vez que foram selecionados materiais do mesmo grupo.No caso da tecnologia de Laser Cladding, esta tecnologia é a mais recente e ainda se encontra em desenvolvimento, e numa fase de estudo quanto às capacidades dos revestimentos. Para isso foi feita uma análise das propriedades de cada um deles, nomeadamente a exploração da interação do revestimento com o substrato, visto que contrariamente aos outros dois processos abordados, os revestimentos Laser Cladding apresentam diluição entre revestimento e substrato, importando conhecer as formações metalúrgicas tanto no substrato como no revestimento.Para a realização deste trabalho foram selecionados os materiais para os revestimentos a ser estudados de acordo com a necessidade da empresa de conhecer melhor esses revestimentos, bem como a possibilidade de comparação de materiais do mesmo grupo.Foram então selecionadas para o Laser cladding, duas superligas de cobalto, comercialmente conhecidas como Stellite 6 e Stellite 21, um carboneto de tungsténio 60WC|40NiCrBSi denominado 52052, e dois aços endurecidos por carbonetos e boretos, Metco 1030 e Metco 1040. Para o HVOF foram selecionados materiais de uso frequente, sendo escolhidos dois carbonetos de tungsténio, 88WC|12Co (W3102) e 86WC|10Co4Cr (W3653), e um carboneto de crómio, Cr3C2|25NiCr (W7305).Os revestimentos em estudo apresentavam espessuras diferentes, de 1.5 mm nos de Laser Cladding e de 0.5 mm nos caso dos de HVOF.Todos os revestimentos em estudo foram feitos e posteriormente maquinados nas instalações da empresa, sendo os parâmetros de deposição, no caso do Laser Cladding, desenvolvidos especificamente para a aplicação destes revestimentos nos provetes, próprios para os ensaios realizados.

The main goal of this work, developed in an industrial environment, is to characterize HVOF and Laser Cladding coatings for industrial applications.In order to achieve this characterization, several tests were carried out to obtain the capacities of each coating in erosive and abrasive wear resistance environments, as well as its physical, macro and micro hardness, metallurgical characteristics, through a study of its microstructures, and mechanical properties. With these tests and their results, it was possible to compare properties, obtained for each coating, depending on the application process, as well as the type of material under study, since materials of the same group were selected.In the case of the Laser Cladding technology, since it is still under development and in a study phase regarding the capacities of the coatings, an analysis was made of the properties of each one, namely the exploration of the interaction of the coating with the substrate, since contrary to the other two processes covered, the Laser Cladding coatings present dilution between the coating and the substrate, being important to know the metallurgical changes on both the substrate and the coating.For the accomplishment of this work the materials of the coatings to be studied were selected according to the company's need to better know these coatings, as well as the possibility of comparison of materials of the same group. Two cobalt superalloys, Stellite 6 and Stellite 21, a 60WC|40NiCrBSi tungsten carbide, and two carbides and boride hardened steels, 1030 and 1040, were then selected for Laser cladding. For HVOF, the chosen materials were the most commonly used, two tungsten carbides, 88WC|12Co and 86WC|10Co4Cr, and a chromium carbide, Cr3C2 | 25NiCr.The coatings under study had different thicknesses, 1.5 mm for Laser Cladding and 0.5 mm for HVOF.All the coatings under study were made and subsequently machined in the company's premises, and the deposition parameters, in the case of Laser Cladding, were developed specifically for the application of these test specimens coatings.