Title

MELHORIA DA RESISTÊNCIA À EROSÃO CAVITACIONAL PELA DEPOSIÇÃO DO FILME FINO Ti(C,N) POR PAPVD

IMPROVEMENT OF CAVITATION EROSION RESISTANCE THROUGH TI(C,N) THIN FILM DEPOSITION BY PAPVD

Authorship

Hashizume, Túlio Kenji Costa; Godoy, Geralda Cristina Durães de; Lima, Marília Mendonça de; Modenesi, Paulo José; Santos, Dagoberto Brandão

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Godoy, Geralda Cristina Durães de

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Lima, Marília Mendonça de

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Modenesi, Paulo José

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Santos, Dagoberto Brandão

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DOI

10.5151/2594-5327-0357

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Abstract

A freqüência do aparecimento da erosão cavitacional tem estimulado pesquisadores a se aprofundarem nos vários campos de pesquisa, com estudos teóricos e experimentais. A cavitação é um fenômeno que leva a remoção de material em contato com fases líquidas devido ao colapso de bolhas. Neste trabalho buscou-se utilizar um recobrimento protetor de Ti(C,N) sobre um substrato de aço ABNT 1045 como alternativa para evitar o desgaste por cavitação do aço. O sistema de deposição utilizado foi o de PAPVD (deposição física de vapor assistida por plasma), desse modo obteve-se conjugados Ti(C,N) (recobrimento/substrato) com cerca de 3 μm de espessura. Os testes de cavitação foram conduzidos pelo método ultra- sônico, segundo ASTM G32-85. De acordo com a difração de raios–X o filme depositado é monofásico com parâmetro de rede de 0,4306 nm. A presença do recobrimento permitiu que o período com baixas taxas de remoção fosse ampliado de 1,5 para 8,2 horas. O papel do recobrimento foi avaliado pelas imagens de mapeamento (MEV), pela análise de EDS e perfilometria 3D. A boa adesão do filme (teste de adesão Rockwell), a baixa rugosidade do processo de deposição e a elevada razão H/E (medida por microdureza Knoop) permitiram a melhoria da resistência à erosão cavitacional. A microdureza mostrou-se uma técnica mais apropriada para avaliar a resistência cavitacional do que a nanodureza. Através da análise de regressão segmentada obteve-se um novo procedimento para determinação do tempo de incubação. Os resultados obtidos demonstram um futuro promissor para o uso de recobrimentos protetores processados por PAPVD.

The increase in the emergence of cavitation erosion has stimulated deep researchers in this field, with theoretical and experimental studies. Cavitation is a phenomenon that makes removal of material in contact with liquid phases by bubbles collapse. In this present work, it was used, as alternative to prevent the steel damage by cavitation, a Ti(C,N) protective coating onto a ABNT 1045 steel substrate. PAPVD (plasma assisted physical vapour deposition) was used as deposition system, thus, was gotten conjugated Ti(C, N) (coating/substrate) with about 3 μm of thickness. The cavitation tests had been lead by the ultrasonic method, as ASTM G32-85. The X- rays diffraction appointed that the deposited film is single-phase, with lattice constant of 0.4306 nm. The presence of the coating allowed an increase of the period with low rate of removal from 1.5 to 8.2 hours. The paper of the coating was evaluated by the mapping images (SEM), by the analysis of EDS and 3D profilometry. The good adhesion of the film (Rockwell adhesion test), the low rugosity of the deposition process and high ratio H/E (measured by Knoop indentation) allowed the improvement of the cavitation erosion resistance. The microhardness revealed as more appropriate technique to evaluate cavitation resistance than the nanohardness. Through the analysis of segmented regression a new procedure for determination of the incubation time was gotten. The gotten results demonstrate a promising future for the use of protective coverings processed by PAPVD.

Keywords

Erosão cavitacional; Recobrimento Ti(C, N); Perfilometria 3D.

Cavitation erosion; Ti(C, N) coating; Profilometry 3D.