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Esta análise deixa claro que para um material ser resistente ao desgaste este deve possuir alta resistência em sua superfície. Assim, considerando os três principais tipos de processos de fabricação de reocobrimentos: laser, soldagem e aspersão térmica, baseado no trabalho de conclusão de curso realizado pelo aluno [15], acredita-se que o melhor processo para a produção de recobrimentos deste tipo seja algum dos processos de aspersão térmica, pelas seguintes razões:

1. A taxa de deposição dos métodos de aspersão térmica é em geral alta, se comparada às taxas dos outros dois. O uso deste tipo de técnica não restringe as dimensões da peça;

2. O custo de instalação e manutenção não é tão alto quanto o processo por laser;

3. A taxa de resfriamento tende a ser bem alta. Como as ligas que serão usadas para se fabricar o recobrimento não precisam de altíssimas taxas de resfriamento, provavelmente a taxa de resfriamento de qualquer um dos processos de aspersão será suficiente;

4. Os processos de aspersão não envolvem fusão do substrato e o aporte de calor tende a ser baixo. Isto é muito importante, pois as fases que estão sendo formadas são metaestáveis e, portanto, decompõe-se em altas temperaturas. Se o processo de fabricação tiver um alto aporte de calor, pode haver decomposição da fase na região termicamente afetada dependendo da temperatura que esta região chegar;

5. Nos processos de aspersão geralmente o material se mantém por menos tempo fundido do que no processo de soldagem. Isto é importante para ligas como a AlMnCe dado a alta tendência de oxidação do Ce; 6. É muito mais comum se encontrar equipamentos de aspersão disponíveis na indústria do que equipamentos de produção de recobrimentos por laser.

Assim, para a produção de uma amostra recoberta deste sistema, o processo escolhido foi o processo de aspersão térmica. Este processo de produção de recobrimentos será brevemente explicado.

Aspersão térmica é um processo utilizado para fabricação de recobrimentos que utiliza uma fonte de calor para aquecer um material na forma de pó ou fio, fundindo-o ou amolecendo-o. Este material é então acelerado até velocidades da ordem de 50 a 1000m/s até um substrato, no qual aquele adere por deformação, solidificação ou uma combinação de ambas.

O processo de aspersão térmica é dividido em algumas categorias. A divisão convencional é feita com base na fonte de aquecimento. Existem três principais classes de fonte de aquecimento: o plasma, o arco elétrico e a chama. Em todos os casos haverá sempre um gás que acelera o material aquecido em direção a um substrato. Este material deve atingir o substrato na forma de partículas pequenas, sólidas ou líquidas, dependendo do processo, e o resultado

deve ser uma estrutura lamelar advinda da deformação destas pequenas partículas. Se as partículas estavam líquidas devem sofrer altíssimas taxas de resfriamento, da ordem de 106_{K/s, porém se estiverem sólidas, devem sofrer}

grandes deformações a altas taxas. No substrato, estas partículas geralmente possuem dimensões da ordem de 1 a 20 µm e os grãos dentro de cada gota solidificada usualmente atingem dimensões da ordem de 250 a 500nm. A Figura 15 apresentada abaixo aloca os principais processos de aspersão térmica levando em consideração o valor destas duas principais variáveis de processamento que cada processo consegue atingir.

Figura 15 Diagrama esquemático alocando os diferentes processos de aspersão em função das velocidades das partículas e da temperatura do gás [87]

A microestrutura dos recobrimentos produzidos por aspersão térmica é constituída por quatro elementos: splats, poros, partículas de óxido e partículas não fundidas. Geralmente, o constituinte mais desejado são as gotas que chegaram líquidas e se espalharam pelo substrato solidificando a altas taxas de resfriamento, denominados splats. Algumas partículas podem solidificar ainda no ar, durante o seu percurso antes de atingir o substrato, ou ainda, podem não fundir se forem grandes ou se houver uma distribuição de aquecimento muito heterogênea. Estas partículas chegarão ao substrato no formato esférico e se deformarão um pouco. Além de seu formato, essas partículas podem gerar

porosidade devido à sua baixa capacidade de deformar. Portanto, sempre haverá porosidade nos recobrimentos de aspersão térmica, sendo que sua porcentagem varia entre 0 e 10% dependendo do processo escolhido. Por fim, dificilmente não haverá a formação de óxidos uma vez que as partículas a altas temperaturas estão quase sempre em contato com os gases atmosféricos, o que quase sempre resulta na ocorrência de um teor de inclusões no recobrimento. A forma e o teor de cada um destes constituintes irão variar de processo para processo, a Figura 16 abaixo representa esquematicamente um processo genérico de aspersão térmica.

Figura 16 Esquematização da microestrutura resultante de um processo de aspersão térmica [87]

Assim, considerando as opções de processos de aspersão térmica disponíveis, descarta-se o processo de aspersão por plasma porque, além de não ser necessário o aquecimento do material até temperaturas tão altas, isto pode até não ser desejável por conta da tendência de oxidação do Ce (se não for feito em atmosfera controlada o que seria muito caro) e a alta pressão de vapor do Mn em altas temperaturas podendo levar a voltarização e perda deste elemento.

O processo de aspersão por arco voltaico também é desencorajado por necessitar de arames e não de pó para realizar a aspersão. Isto é um complicador para o processo uma vez que uma etapa de extrusão a quente seria

necessária com os pós produzidos, levando a uma alteração na microestrutura e nas fases presentes [86]. Além disso, geraria um arame não muito dúctil, o que seria um problema na hora de transportar e bobinar este material.

Assim, os processos indicados para a produção deste recobrimento são aspersão térmica por chama e HVOF. Entre esses dois o HVOF tende a gerar melhores resultados uma vez que a alta velocidade das partículas produz recobrimentos menos porosos, com menor grau de oxidação e com microestruturas mais refinadas, por conta de sua maior taxa de resfriamento. A taxa de resfriamento do processo de aspersão por chama também é alta (da ordem de milhares de graus por segundo) e o custo deste último processo é menor.