Recuperação de componentes de metal duro por projeção térmica

Abstract

The main objective of this work is the development of a hardmetal components (WC-6%Co) recovery method by thermal deposition process. The thermal deposition technique used was HVOF (high velocity oxygen-fuel). The HVOF enables depositions of thick coatings (100-500 µm) with low porosity levels, high hardness and excellent adhesion. Before deposition, hardmetal samples with different geometries (plates and cylinders) were finished in order to have different roughness. The influence of these parameters in adhesion was studied. After this step, different re-sintering temperatures were used, in order to determine which one allows to obtain the maxima densification, elements distribution and metallurgical bonding. The re-sintering promotes the densification of the coating, with an increase of its hardness and metallurgical bonding formation. The inclusion of an intermetallic layer was tested along with different layer parameters. In liquid phase sintering (1383 and 1455 ºC) a complete densification of the coating occurred, while a bonding between the substrate and the coating only partially happened. The results of SEM/EDS show low levels of porosity and a complete and uniform distribution of the elements of the alloy. The cylindrical samples without intermetallic layer showed the lowest level of porosity and best metallurgical bonding. When the substrate surface was polished (Ra = 0.05 mm) lower levels of porosity and greater metallurgical bonding were found for both geometries. Taking into account the results obtained in this study, we can conclude that the implementation of this process is appropriate for cylindrical components with a polished surface. In these components the intermetallic layer is unnecessary and punctual defects like pores can be repaired with this process.

O presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um processo de recuperação de componentes de metal duro (WC-6%Co) por projeção térmica, especificamente por HVOF (high velocity oxygenfuel). Esta técnica possibilita a obtenção de revestimentos espessos (100-500 µm) com baixos níveis de porosidade, elevada dureza e excelente adesão ao substrato. Foram testados diferentes tipos de acabamentos superficiais de modo a avaliar qual a superfície onde se obtém melhor adesão do filme e diferentes temperaturas de ressinterização, para garantir a ligação metalúrgica. A ressinterização permitiu a densificação do filme e o consequente aumento da sua dureza bem como a ligação metalúrgica do filme ao substrato. Procedeu-se também à variação da geometria dos provetes (placas e cilindros) e estudou-se ainda a variação da espessura e rugosidade de uma camada de interligação de níquel-alumínio (NiAl). Nas placas, a sinterização na presença de fase líquida (1383 e 1455 °C) deu origem a uma densificação completa do filme e apenas uma ligação metalúrgica parcial entre o revestimento e o substrato. Os resultados obtidos por SEM/EDS mostram um baixo nível de porosidade e uma difusão completa e uniforme dos elementos de liga. Nas amostras cilíndricas sem camada de interligação ocorreu uma ligação metalúrgica perfeita não sendo detetada qualquer porosidade, tendo sido observada uma elevada uniformidade no revestimento. Os melhores resultados a nível de porosidade e ligação metalúrgica foram obtidos nas superfícies polidas (Ra= 0,05 mm) em ambas as geometrias. Face aos resultados obtidos, é possível concluir que a implementação do processo desenvolvido a nível industrial, pode ser realizada em componentes cilíndricos e com superfície polida. Nesta geometria e com acabamento polido foram obtidas ligações metalúrgicas perfeitas e sem presença de porosidade, não sendo necessária a inclusão da camada de interligação de NiAl. O estudo realizado também permitiu verificar que esta técnica se poderá implementar em defeitos localizados, nomeadamente poros superficiais.