Title

COMPORTAMENTO TRIBOLóGICO DO REVESTIMENTO DE FOSFATO DE ZINCO COM A INCORPORAçãO DE NANOPARTíCULAS HEXAGONAIS DE NITRETO DE BORO NO BANHO DE ESTEARATO DE SóDIO

Tribological behavior of zinc phosphate coating with the incorporation of hexagonal boron nitride nanoparticles in the sodium stearate bath

Authorship

SILVA, SÉRGIO AUGUSTO BARBOSA DA; MONLEVADE, EDUARDO FRANCO DE

SILVA, SÉRGIO AUGUSTO BARBOSA DA

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MONLEVADE, EDUARDO FRANCO DE

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DOI

10.5151/2594-5297-42584

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Abstract

Revestimentos de fosfato de zinco associados ao estearato de sódio (sabão) têm sido aplicados em aços para conformação a frio, para reduzir o atrito, minimizar o desgaste das ferramentas, e evitar o contato metal-metal, para possibilitar estampagens profundas e complexas, obter peças com tolerâncias restritas e isentas de defeitos superficiais. Este trabalho tem como objetivo estudar, em escala laboratorial, o comportamento tribológico do revestimento de fosfato de zinco com a incorporação de nanopartículas nitreto de boro hexagonal (hBN) ao banho de sabão. Os banhos se mantiveram estáveis com as adições de hBN na temperatura de trabalho. Os revestimentos, com e sem hBN, foram caracterizados quanto à massa depositada, rugosidade superficial, morfologia (microscopia eletrônica de varredura), e composições químicas (espectroscopia por energia dispersiva). Ensaios tribológicos (esfera-sobre-disco) foram realizados para avaliar o coeficiente de atrito, a resistência ao engripamento e o desgaste dos revestimentos. A adição hBN reduziu a rugosidade superficial em até 16,8 %, aumentou o índice de embutimento em até 3,0 %, elevou a resistência ao engripamento em até 57,7 %, com 2,0 g/L, e reduziu a perda de massa em cerca de 30,0 %, com 1,0 g/L, em relação à amostra de referência, mantendo coeficientes de atritos semelhantes nas concentrações avaliadas.

ZINC PHOSPHATE COATINGS COMBINED WITH SODIUM STEARATE (SOAP) HAVE BEEN APPLIED TO STEELS FOR COLD FORMING TO REDUCE FRICTION, MINIMIZE TOOL WEAR, AND PREVENT METAL-TO-METAL CONTACT, ENABLING DEEP AND COMPLEX STAMPING, PRODUCING PARTS WITH TIGHT TOLERANCES AND DEFECT-FREE SURFACES. THIS WORK AIMS TO STUDY, ON A LABORATORY SCALE, THE TRIBOLOGICAL BEHAVIOR OF ZINC PHOSPHATE COATINGS WITH THE INCORPORATION OF HEXAGONAL BORON NITRIDE (HBN) NANOPARTICLES INTO THE SOAP BATH. THE BATHS REMAINED STABLE WITH THE ADDITION OF HBN AT THE OPERATING TEMPERATURE. COATINGS, WITH AND WITHOUT HBN, WERE CHARACTERIZED IN TERMS OF DEPOSITED MASS, SURFACE ROUGHNESS, MORPHOLOGY (SCANNING ELECTRON MICROSCOPY), AND CHEMICAL COMPOSITION (ENERGY-DISPERSIVE SPECTROSCOPY). TRIBOLOGICAL TESTS (BALL-ON-DISC) WERE CONDUCTED TO EVALUATE THE COEFFICIENT OF FRICTION, SEIZURE RESISTANCE, AND WEAR OF THE COATINGS. THE ADDITION OF HBN REDUCED SURFACE ROUGHNESS BY UP TO 16.8 %, INCREASED THE DRAWING INDEX BY UP TO 3.0 %, IMPROVED SEIZURE RESISTANCE BY UP TO 57.7 % AT 2.0 G/L, AND REDUCED MASS LOSS BY ABOUT 30.0 % AT 1.0 G/L COMPARED TO THE REFERENCE SAMPLE, WHILE MAINTAINING SIMILAR COEFFICIENTS OF FRICTION AT THE CONCENTRATIONS TESTED.

Keywords

Fosfato de zinco, Nitreto de boro hexagonal (hBN), Comportamento tribológico, Estampabilidade do aço

Zinc phosphate, Hexagonal boron nitride (hBN), Tribological behavior, Steel formability