Título

AVALIAÇÃO DA CAMADA NITRETADA POR DESCARGAS ELÉTRICAS NA LIGA DE TITÂNIO Ti6Al4V

EVALUATION OF NITRATE LAYER BY ELECTRIC DISCHARGE ON TITANIUM ALLOY Ti6AI4V

Autoria

Oliveira, Steferson Ferreira de; Murta, Rafael Morais Ataíde; Silva, Ernane Rodrigues da; Santos, Rogério Felício dos

DOI

10.5151/1516-392X-30600

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Resumo

Desenvolvido nos últimos anos, o processo NDE, vem se tornando uma maneira promissora de usinar e nitretar simultânea a superfície de materiais metálicos. A Usinagem por Descargas Elétricas (EDM) é um processo de usinagem não convencional que tem grande potencial em aplicações de engenharia de superfície, ao melhorar a resistência superficial do material por meio de tratamentos termoquímicos, como por exemplo, a nitretação. Propriedades como: baixa densidade, boa resistência à tração (comparável à de muitos aços ligados) e excelente resistência à corrosão, possibilitam a aplicação do titânio e suas ligas nas indústrias aeroespacial, naval, química e automotiva e ainda no campo da medicina. Porém, raramente são usados como peças sujeitas ao deslizamento, devido a sua devido à sua baixa resistência aos mecanismos de desgaste abrasivo e adesivo e alto coeficiente de atrito. O tratamento termoquímico de nitretação pode solucionar esta restrição. Além de aumentar a resistência ao desgaste, o nitreto de titânio melhora a biocompatibilidade de suas ligas. O objetivo deste trabalho foi estudar a camada nitretada na liga de titânio Ti6Al4V por meio do processo de Nitretação por Descargas Elétricas (NDE), usando como fluído dielétrico solução de água deionizada e ureia granulada, como fonte de nitrogênio. Uma máquina de EDM por penetração foi utilizada no processo. Cobre e grafite foram utilizados como materiais dos eletrodos ferramenta. Foi avaliada a usinabilidade da liga Ti6Al4V com solução de água e ureia, relacionada aos parâmetros: taxa de remoção de material (TRM), taxa de desgaste (TD) e desgaste volumétrico relativo (DVR) para eletrodo de cobre e de grafite. Para caracterizar a camada nitretada foram realizadas microscopia óptica e medição de microdureza Vickers. A formação de nitretos na superfície foi avaliada por meio de difração de raio-x. Imagens metalográficas da seção transversal da superfície mostraram a formação da camada nitretada, devido ao ganho no valor da dureza. Os parâmetros relacionados à usinagem apresentaram valores que indicam um melhor desempenho quando se usa eletrodo ferramenta de cobre em relação à grafita. Nitretos de titânio foram observados no difratogramas da amostras nitretadas por NDE.

 

Developed in recent years, the process EDN has become a promising way to simultaneously process and nitride the surface of metallic materials. EDM is an unconventional machining process that has great potential in surface engineering applications by improving the surface resistance of the material by means of thermochemical treatments such as nitriding. Properties such as low density, good tensile strength (comparable to many bonded steels) and excellent corrosion resistance, allow the application of titanium and its alloys in the aerospace, naval, chemical and automotive industries and in the medical field. However, they are rarely used as sliding parts because of their low resistance to abrasive and adhesive wear mechanisms and high coefficient of friction. The thermochemical treatment of nitriding can solve this restriction. In addition to increasing wear resistance, titanium nitride improves the biocompatibility of its alloys. The objective of this work was to study the nitrided layer in the Ti6Al4V titanium alloy by means of the Electric Discharge Nitriding (EDN) process, using a solution of deionized water and granulated urea as a source of nitrogen as the dielectric fluid. A Penetrating Electric Discharge Machining (EDM) machine was used in the process. Copper and graphite were used as materials of the electrodes tool. The machinability of Ti6Al4V alloy with water and urea solution, related to the parameters: material removal rate (MRR), wear rate (WR) and relative volumetric wear (RVW) for copper and graphite electrodes were evaluated. To characterize the nitrided layer were performed optical microscopy and Vickers microhardness measurement. The formation of nitrides on the surface was evaluated by means of x-ray diffraction. Metallographic images of the cross section of the surface showed the formation of the nitrided layer, due to the gain in the hardness value. The parameters related to the machining presented values that indicate a better performance when using copper tool electrode in relation to the graphite. Titanium nitrides were observed in the diffractograms of nitrided samples by EDN.

Palavras-chave

EDM, Nitretação por descargas elétricas, Implantação iônica, Nitretos de titânio, Liga Ti6Al4V

EDM, Electric Discharge Nitriding, Ion implantion, Titanium nitrides, Alloy Ti6Al4V.