Caracterização de TiCN para aplicação em revestimentos de elevada dureza em alternativa ao revestimento metálico

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Silva, Vinicio Coelho da
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia; Brasil; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
• Palavras-chave em Português: Engenharia mecânica; Revestimento em cerâmica; Revestimento em metal; Resistência de materiais; Porosidade; Aspersão térmica; Mechanical engineering; Ceramic coating; Metal coating; Strength of materials; Porosity; Metal spraying; ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/23407

Os revestimentos são uma solução de engenharia eficaz para aprimorar as superfícies de materiais que enfrentam condições severas de desgaste, corrosão, erosão, deterioração térmica e outros fenômenos de degradação superficial. Este trabalho estudou um material compósito cerâmico para ser utilizado como revestimento de elevada dureza, em alternativa aos revestimentos metálicos já existentes na engenharia. O Carbonitreto de Titânio (TiCN) foi escolhido para o desenvolvimento da pesquisa e caracterizado em sua forma pura e também com adição de 0,5% de nanopartículas de grafeno, após sinterização em três temperaturas diferentes (1600°C, 1700°C e 1800°C). Foram realizados os procedimentos de lixamento, polimento, microscopia ótica (MO), processamento digital de imagens (PDI), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS), difração de raios-X (DRX), espectroscopia Raman e ensaio de microdureza Vickers (HV). Por sua vez, o revestimento metálico já existente e escolhido para análise comparativa, uma liga de Fe–Cr-B-Mn depositada por meio de aspersão térmica (AT) em um substrato metálico, foi caracterizado por meio de ensaio de erosão, microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS) e ensaio de rugosidade. Ambos os materiais foram, então, submetidos ao ensaio de desgaste Pino-Sobre-Disco e analisados via microscopia ótica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). O TiCN sinterizado na temperatura mais elevada, de 1800°C, apresentou o melhor desempenho no ensaio de desgaste dentre todos os corpos-de-prova testados, de ambos os materiais. Tanto em sua versão pura quanto com adição de grafeno, ele apresentou perda desprezível de massa e de espessura. Seu desempenho foi discretamente superior ao do revestimento metálico que, por sua vez, apresentou uma pequena perda de espessura. As análises EDS e DRX corroboraram a composição química do TiCN. As imagens de MO e MEV mostraram que a porosidade do TiCN apresentava diminuição de acordo com o aumento da temperatura de sinterização nas amostras puras, enquanto que a adição de nanopartículas de grafeno apresentou benefícios na densificação somente nos corpos-de-prova sinterizados a partir de 1800°C. A análise de microdureza mostrou que este TiCN sinterizado à temperatura de 1800°C apresentou maior dureza, de 2100 HV, em decorrência da maior densificação e menor porosidade. A presença de poros neste grupo de amostras foi de 6,65% para a amostra pura, e 3,90% para o corpo-de-prova com adição de grafeno. Ambos os valores são inferiores à porosidade apresentada pelo revestimento metálico Fe–Cr-B-Mn obtido por AT, de 14,9%. Este revestimento apresentou também microdureza de 754 HV, inferior à aquelas apresentadas pelas amostras A1, B1 e C1 do TiCN.