Thermal Spraying Flashcards
Thermal spraying
É um conjunto de processos em que um material metálico ou não metálico fundido ou semifundido é acelerado e pulverizado sobre uma superfície, criando um revestimento relativamente espesso.
- Distingue se de CVD e PVD - filmes finos e praticamente puros
- Converter po, arame ou varão ao estado liquido e borrifar numa superficie
- Borrifo de partículas no estado liquido contra superficie
- Filmes tipicamente espessos
- Morfologia caracteristica
- Vai ter oxidos, porosidade e particulas que não fundiram
Aplicações
Resistência ao desgaste/abrasão
* Resistência à corrosão
* Isolamento térmico
* Condução elétrica
* Resistência elétrica
* Restauração dimensional
* Revestimentos médicos
* Revestimentos poliméricos
Coating structure and properties
Splat
Placas sobrepostas o que acotece?
Splats criadas quando?
De que forma são as goticulas fundidas? O que acontece quando inpactam substrato?
Particulas passos
- SPLAT uma única gotícula/partícula impactada.
- As placas sobrepostas solidificam e aderem umas às outras para formar uma camada de revestimento contínua.
- As splats são criados quando as partículas aceleradas e fundidas impactam uma superfície preparada.
- As gotículas fundidas que chegam são geralmente esféricas e, ao impactarem com a superfície do substrato, espalham-se e preenchem os interstícios (espaços) subjacentes.
- As gotículas tornam-se estruturas achatadas, semelhantes a discos
- Particulas fundem, sao aceleradas, no substrato espalham, aderem e solidificam
- Tipicamente esféricas
- Quando olhamos para revestimento conseguimos identificar gotas como estrutura tipo disco
Estrutura e propriedades do revestimento - oxidos
Como são vistos?
Como são produzidos?
- STRINGERS DE ÓXIDO Em revestimentos metálicos são geralmente vistos como fases escuras e alongadas que aparecem como cordas na seção transversal do revestimento, paralelas ao substrato.
- Os óxidos são produzidos por interação partícula/atmosfera e/ou aquecimento da superfície de revestimento durante a deposição.
- A interação das partículas quentes com o ambiente circundante, geralmente o ar, leva a filmes de óxido e/ou nitreto na superfície das partículas.
- existem 2 formas de introduzir oxidos
- A partir das gotas
- Ou a partir da superficie, quando se espalham na superficie
Estrutura e propriedades do revestimento - Porosidade
Influencia o que
Cria o que e isso faz o que?
Esta associada a que?
Gerada quando?
- A POROSIDADE influencia fortemente as propriedades do revestimento.
- A porosidade cria uma fraca coesão do revestimento e permite taxas de desgaste e corrosão mais elevadas.
- A fraca coesão da placa ou das partículas leva à fissuração, delaminação ou palling prematuras do revestimento.
- Está associada a um elevado número de partículas não fundidas ou resolidificadas que ficam presas no revestimento.
- Porosidade gerada quando não existe preenchimento completo das camadas
- há partículas que não fundiram ou que fundiram e solidifcaram na superfície durante a viagem e forma efeito de sombra
Flame spray (conventional)
Usa o que e para que?
O que acontece aos materiais de materia prima?
De que forma são acalerados?
O spray de chama utiliza a energia química da combustão de gases combustíveis para gerar calor.
Os materiais de matéria-prima são derretidos e as partículas/gotículas aceleradas em direção à superfície do substrato pela expansão do fluxo de gás e jatos de ar.
Pós, fios ou hastes são introduzidos axialmente através da parte traseira do bico na chama na saída do bico.
Flame spray (conventional) - Principio de funcionamento
Mistura que de
Gases ejatados como?
Etapas
- Mistura de combustível com comburente- mistura com pressao combustão
- Gases ejetados com pressão mais elevada e na saida do ejetor há alimentador que pode ser em pó ou em arame- temperatura de chama funde pó ou partículas de fio e são ejetadas contra superfície
- entrada do oxigénio - combustível- fundem- na parte exterior inicio da combustão e fio entre coaxialmente, vai ser derretido, fundido e projetado
Spray de chama (convencional) – Características dos revestimentos
Densidade depende do que
Temperatura e velocidade de jato mais baixa leva a que
Inclusoes de oxidos resultam de qye
Revestimento polimerico como é?
- As densidades de revestimento (85 a 90%), dependem do material de revestimento e da técnica específica.
- Temperaturas e velocidades de jato mais baixas contribuem para essas densidades mais baixas.
- As inclusões de óxidos em depósitos metálicos resultam da condição oxidante do processo de pulverização por chama, que provoca um elevado grau de interação gotícula/atmosfera.
- A estrutura de revestimento do polímero mostra uma camada superficial muito densa e bem ligada. Esta estrutura é o resultado da fusão após a deposição.
polímeros- pontos de fusão baixos- quando revestimento depositado há coalescência entre ambos
HVOF - High Velocity Oxufuel
Comparação com Flame Spray
O que se promove dentro da camara?
O que permite?
Os gases combustíveis de alto volume são introduzidos numa câmara de combustão, num bico confinante através do qual os gases de combustão saem do dispositivo. O grande volume de fluxo de gás, juntamente com a alta temperatura de combustão, cria velocidades de gás na faixa de 1500 a 1800 m/s na saída do bico.
- Processo parecido com o outro- em vez de mistura gasosa a ir ter com injetor temos camara anterior ao ejetos- gases ejetados e dentro dessa camara a promove se explosão dos gases- particulas aceleradas e vao com alta velocidade e energia que permite revestimentos mais densos
- admissão de materiais cerâmicos em comparação com anterior
- chama muito direcional
High-Velocity Oxyfuel (HVOF) – Coatings characteristics
PArecido com que processo
Adesão e teores de oxido
Tendencia para produzir o que?
O que fazem particulas maiores?
Como é presença de oxidos?
- Os revestimentos HVOF de níquel são semelhantes ao D-Gun, particularmente para carbonetos ou óxidos. A porosidade é tipicamente relatada em menos de 1%.
- A adesão e os teores de óxidos também se comparam favoravelmente com os revestimentos pulverizados por plasma de alta energia.
- Uma característica dos processos HVOF (em particular com pistolas alimentadas a querosene) é a tendência de produzir tensões de compressão nos revestimentos, que são benéficas para a função da maioria dos revestimentos.
- Partículas maiores desempenham algum papel na fixação do revestimento, o que ajuda a produzir as tensões residuais de compressão.
- presença de oxidos mais baixa devido a alta energia associada ao processo e alta velocidade do processo que permite melhor espalhamento das partículas
Microestruturas de revestimento HVOF: dispersões de óxidos mais finas, estruturas de placas mais densas e finas e alta retenção de carboneto.
Detonation gun
Produz o que?
O que usa?
O que faz onda de pressão de detonação?
Qual é a diferença para HVOF?
- Produz maior calor e impulso.
- Uma mistura explosiva de combustível, oxigênio e pó é introduzida em um longo tubo/barril e inflamada por uma vela de ignição.
- A onda de pressão de detonação resultante aquece e acelera as partículas de pó arrastadas, que viajam pelo barril refrigerado a água em direção ao substrato (3 a 6 Hz). O nitrogênio é usado para purgar o barril, entre detonações
- Em vez de jato continuo como HVOF faz mistura gasosa explosiva junto cm material de revestimento- mistura explodida em canhão em direção ao substrato
- Processo idêntico a HVOF - para deposição de wc da quantidade de carbonetos maiores
Detonation Gun - – Características dos revestimentos
Como é revestimento WC/Co
- Características de splat mais finas e finas em comparação com o spray de chama convencional; menor teor de óxido do revestimento de cermet.
- Os óxidos mais baixos são o resultado da proteção das partículas finas pelo ambiente de gás de combustão do barril estendido e pelo tempo de permanência reduzido.
- Este ambiente protetor evita as partículas pulverizadas da oxidação típica da pulverização de chama convencional em atmosfera aberta durante o aquecimento e a aceleração
Os revestimentos WC/Co pulverizados D-Gun têm um grau mais elevado de carbonetos retidos do que em HVOF ou plasma. O carboneto retido mais elevado deve-se à atmosfera redutora da zona de combustão confinada no barril e ao menor tempo de permanência. Os revestimentos pulverizados por detonação estão entre os materiais mais densos e duros de todos os pulverizados termicamente.
Electric arc spray
- Utiliza um arco elétrico de corrente contínua (CC), atingido entre dois fios de elétrodo consumíveis para efetuar a fusão direta.
- Um jato de ar de alta velocidade localizado atrás da interseção dos fios corta o metal fundido que se forma continuamente à medida que os fios são alimentados no arco e derretidos.
- À medida que o metal fundido se corta dos fios, atomiza, ou quebra, o material em partículas mais finas, criando uma distribuição fina de gotículas de metal derretido.
- Promover arco elétrico entre 2 eletrodo- funde os proprios eletrodos
- Atras desse arco elétrico temos ejetor de gás atomizador - pega no líquido que se forma doe elétrodos e dispersa as no substrato
- elétrodos tem de ser condutores
As microestruturas de pulverização por arco elétrico podem ser melhoradas por:
As microestruturas de pulverização por arco elétrico podem ser melhoradas por:
* Utilização de fios de menor diâmetro, depositados a taxas de alimentação mais baixas (corrente)
* Utilização de tampas de ar de alta velocidade para reduzir o tempo de permanência
* Utilização de gases de atomização inerte para reduzir a oxidação
* Reduzir a distância de standoff para minimizar a oxidação
* Reduzir a tensão de arco para minimizar o sobreaquecimento das gotículas
Electric Arc Spray - Coatings characteristics
- A pulverização por arco elétrico minimiza o aquecimento do substrato associado a outros processos de pulverização térmica
o Vantagem para substratos sensíveis à temperatura (polímeros, fibra de vidro, madeira e produtos de papel, bem como substratos metálicos ou de vidro). - Os revestimentos são caracterizados por placas mais espessas e de tamanho mais variado em comparação com revestimentos de spray de arame e plasma, e com um maior teor de óxido.
- Em processos alimentados com pó, o material não derretido é frequentemente visto nos revestimentos.
- Características semelhantes são vistas em microestruturas de pulverização de arco elétrico, mas, neste caso, são partículas resolidificadas, ou seja, partículas que derreteram dos fios e se resolidificaram antes do impacto.
- Como calor gerado é gerado por efeito joule
- único calor transferido para substrato é transferido para o substrato
- Vantagem: usar substratos mais sensíveis a temperatura
- frequente ver partículas que nao fundidas-fundiram mas durante viagem solidificaram
- reduz distancia- diminui tempo de voo e tempo exposto ao ar
- reduzir tensão de arco - diminui sub aquecimento
- menor temperatura menos suscetível a oxidação
