Microestrutura e propriedades de desgaste e corrosão de revestimentos à base de FeCrMoNbB e de CrCoNi produzidos por plasma com arco transferido
| Ano de defesa: | 2025 |
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Universidade Federal de São Carlos
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Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
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| Link de acesso: | https://hdl.handle.net/20.500.14289/22310 |
Resumo: | The application of protective coatings on components requiring resistance to wear and corrosion has been widely investigated. However, achieving surfaces that simultaneously combine high resistance to both phenomena is a significant challenge. In this context, selecting the appropriate alloy system and processing method for coating production is essential. The present study aimed to investigate metal coatings processed by Plasma Transferred Arc (PTA) using two alloys with distinct microstructural characteristics to achieve specific properties. The alloys studied were: an Fe-based alloy (Fe68Cr8Mo4Nb4B16) and a multiprincipal element alloy (Cr40Co40Ni20). The PTA technique has proven effective in producing coatings with excellent wear and/or corrosion resistance properties, in addition to allowing the production of thick, dense coatings with good metallurgical bonding between the substrate and the coating. The two alloys were gas-atomized and subsequently characterized by scanning electron microscopy (SEM), optical microscopy (OM), X-ray diffraction (XRD), and differential scanning calorimetry (DSC, for the glassy alloy powder). The PTA-produced coatings were characterized by XRD, SEM, OM, transmission electron microscopy (TEM), ASTAR (automatic crystallographic orientation mapping system), and confocal microscopy (CM). Vickers microhardness was measured on the top of the polished coatings. Tribological tests were conducted according to ASTM G133-05 standards on polished surfaces (Al2O3 1-μm) using a reciprocating pin-on-plate configuration. Electrochemical tests included the analysis of potentiodynamic polarization curves and electrochemical impedance spectroscopy in a 0.6M NaCl electrolyte. The results indicate that the PTA-produced coatings, using alloys with innovative microstructures, provide good tribological and/or electrochemical properties. |
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Rodrigues, Luana Cristina MiguelFilho, Walter José Bottahttp://lattes.cnpq.br/8956458007749112Koga, Guilherme Yuukihttp://lattes.cnpq.br/0933095081175012http://lattes.cnpq.br/4945117322835400https://orcid.org/0009-0004-5031-1189https://orcid.org/0000-0003-2759-573Xhttps://orcid.org/0000-0003-0792-11392025-07-11T16:59:44Z2025-05-16RODRIGUES, Luana Cristina Miguel. Microestrutura e propriedades de desgaste e corrosão de revestimentos à base de FeCrMoNbB e de CrCoNi produzidos por plasma com arco transferido. 2025. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/22310.https://hdl.handle.net/20.500.14289/22310The application of protective coatings on components requiring resistance to wear and corrosion has been widely investigated. However, achieving surfaces that simultaneously combine high resistance to both phenomena is a significant challenge. In this context, selecting the appropriate alloy system and processing method for coating production is essential. The present study aimed to investigate metal coatings processed by Plasma Transferred Arc (PTA) using two alloys with distinct microstructural characteristics to achieve specific properties. The alloys studied were: an Fe-based alloy (Fe68Cr8Mo4Nb4B16) and a multiprincipal element alloy (Cr40Co40Ni20). The PTA technique has proven effective in producing coatings with excellent wear and/or corrosion resistance properties, in addition to allowing the production of thick, dense coatings with good metallurgical bonding between the substrate and the coating. The two alloys were gas-atomized and subsequently characterized by scanning electron microscopy (SEM), optical microscopy (OM), X-ray diffraction (XRD), and differential scanning calorimetry (DSC, for the glassy alloy powder). The PTA-produced coatings were characterized by XRD, SEM, OM, transmission electron microscopy (TEM), ASTAR (automatic crystallographic orientation mapping system), and confocal microscopy (CM). Vickers microhardness was measured on the top of the polished coatings. Tribological tests were conducted according to ASTM G133-05 standards on polished surfaces (Al2O3 1-μm) using a reciprocating pin-on-plate configuration. Electrochemical tests included the analysis of potentiodynamic polarization curves and electrochemical impedance spectroscopy in a 0.6M NaCl electrolyte. The results indicate that the PTA-produced coatings, using alloys with innovative microstructures, provide good tribological and/or electrochemical properties.A aplicação de revestimentos protetores em peças que exigem resistência ao desgaste e à corrosão tem sido amplamente investigada. No entanto, alcançar superfícies que combinem simultaneamente alta resistência a ambos os fenômenos é um grande desafio. Nesse contexto, a escolha do sistema de liga e do tipo de processamento adequado para a produção de revestimentos é essencial. O presente estudo teve como objetivo investigar revestimentos metálicos processados por Plasma com Arco Transferido (PTA, do inglês Plasma Transferred Arc), utilizando duas ligas com características microestruturais distintas, com o intuito de alcançar propriedades específicas. As ligas investigadas foram: uma liga à base de Fe (Fe68Cr8Mo4Nb4B16) e uma liga de elemento multiprincipal (Cr40Co40Ni20). A técnica PTA tem se mostrado eficaz na produção de revestimentos com excelentes propriedades de resistência ao desgaste e/ou corrosão, além de possibilitar a obtenção de revestimentos espessos, densos e com boa adesão metalúrgica entre o substrato e o revestimento. As duas ligas foram atomizadas a gás e, em seguida, caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia óptica (MO), difratometria de raios-X (DRX) e calorimetria diferencial de varredura (DSC, para o pó da liga vítrea). Os revestimentos produzidos por PTA foram caracterizados por DRX, MEV, MO, microscopia eletrônica de transmissão (MET), ASTAR (sistema de mapeamento automático de orientação cristalográfica) e microscopia confocal (MC). A microdureza Vickers foi medida no topo dos revestimentos polidos. Os ensaios tribológicos foram realizados conforme a norma ASTM G133-05, em superfícies polidas (Al2O3 1-μm), utilizando a configuração recíproca pino sobre placa. Os ensaios eletroquímicos consistiram na análise das curvas de polarização potenciodinâmica e na espectroscopia de impedância eletroquímica em solução 0,6M NaCl. Os resultados indicam que os revestimentos produzidos por PTA, utilizando ligas com microestruturas inovadoras, proporcionam boas propriedades tribológicas e/ou eletroquímicas.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Processo nº 88887.700596/2022-00, Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES)porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMUFSCarhttps://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2024.131693Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessFe-based alloysMultiprincipal element alloysGas atomizationPlasma transferred arcCoatingsWearCorrosionENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA DE TRANSFORMACAOLigas à base de FeLigas de elemento multiprincipalAtomização a gásPlasma com arco transferidoRevestimentosDesgasteCorrosãoMicroestrutura e propriedades de desgaste e corrosão de revestimentos à base de FeCrMoNbB e de CrCoNi produzidos por plasma com arco transferidoMicrostructure and wear and corrosion properties of FeCrMoNbB and CrCoNi coatings produced by transferred arc plasmainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALLuana Cristina Miguel Rodrigues - Tese.pdfLuana Cristina Miguel Rodrigues - Tese.pdfapplication/pdf8583996https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/02b5dbc1-9c1f-4fdd-94b2-0b38aed86870/download409a82f63de23cdff6880420fafde0e8MD51trueAnonymousREADTEXTLuana Cristina Miguel Rodrigues - Tese.pdf.txtLuana Cristina Miguel Rodrigues - Tese.pdf.txtExtracted texttext/plain102644https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/09780754-1f46-42b0-82be-d0fec51be44c/download369f18f9a2e71186d4509e5a00bb9f14MD53falseAnonymousREADTHUMBNAILLuana Cristina Miguel Rodrigues - Tese.pdf.jpgLuana Cristina Miguel Rodrigues - Tese.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg3967https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/79499308-f311-47e5-954a-479853991eb7/download91d62a895f3c56ceb4c1ac15ffae5e26MD54falseAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8906https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/0a2216b4-a577-48e8-8078-9a218a7fd7b2/downloadfba754f0467e45ac3862bc2533fb2736MD52falseAnonymousREAD20.500.14289/223102025-07-12T03:01:06.946024Zhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/22310https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-07-12T03:01:06Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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