BR112017011508B1 - Processo de tratamento superficial de uma peça de aço por nitretação ou nitrocarbonetação, oxidação seguido de impregnação e peça de aço - Google Patents

Abstract

um processo de tratamento superficial de uma peça de aço para conferir à mesma uma resistência elevada ao desgaste e à corrosão comporta uma etapa de nitretação ou de nitrocarbonetação adaptada para formar uma camada de combinação de, pelo menos, 8 micrômetros de espessura, formada por nitretos de ferro de fases e e/ou ¿', uma etapa de oxidação adaptada para gerar uma camada de óxidos de espessura compreendida entre 0,1 e 3 micrômetros e uma etapa de impregnação por imersão em um banho de impregnação durante, pelo menos, 5 minutos a temperatura ambiente, este banho sendo formado por pelo menos 70% em peso, mais ou menos 1%, de um solvente formado por uma mistura de hidrocarbonetos formada por uma fração de alcanos de c9 a c17, de 10% a 30% em peso, mais ou menos 1%, de pelo menos um óleo de parafina composto por uma fração de alcanos c16 a c32 e de pelo menos um aditivo do tipo aditivo fenólico de síntese a uma concentração compreendida entre 0,01% e 3% em peso, mais ou menos 0,1%.

Description

[0001] A invenção refere-se a um processo de tratamento superficial de uma peça de metal ferroso, na prática de aço em liga ou não, tendo um bom comportamento à corrosão graças a um tratamento de impregnação.

[0002] Mais geralmente, a invenção é aplicável a qualquer tipo de peças mecânicas destinadas a assegurar, em funcionamento, uma função mecânica e devendo ter uma dureza considerável, uma longa resistência à corrosão e ao desgaste. Por exemplo, este é o caso de numerosas peças utilizadas no domínio automotivo e aeronáutico.

[0003] Para melhorar o comportamento à corrosão de peças mecânicas de aço, diversos tratamentos foram propostos, que comportam uma etapa de nitretação ou de nitrocarbonetação (em banhos de sais fundidos, ou em meio gasoso), às vezes seguida por uma etapa de oxidação e/ou de depósito de uma camada de acabamento. É lembrado que a nitretação e a nitrocarbonetação são tratamentos termoquímicos de suprimento de nitrogênio (respectivamente, nitrogênio e carbono) por combinação- difusão: forma-se em superfície uma camada de combinação formada por nitretos de ferro (existem várias fases possíveis), sob a qual o nitrogênio está presente por difusão.

[0004] Assim, o documento EP-0.053.521 propôs, principalmente para eixos de pistão, dos quais se procurava melhorar a resistência à corrosão e/ou o coeficiente de atrito, um tratamento de nitrocarbonetação adaptado para formar uma camada de fase Épsilon e um tratamento de acabamento consistindo em recobrir a camada de fase Épsilon com uma camada de acabamento formada por uma resina (o documento menciona uma faixa muito variada, englobando as resinas acrílicas, os alquídicos, os ésteres maleicos, os epóxis, os formaldeídos, os fenólicos, a butiral-polivinila, os cloretos de polivinila, as poliamidas, as poli-imidas, os poliuretanos, os silicones, os éteres polivinila e ureia-formaldeídos, com vantagem carregados com aditivos escolhidos entre os fosfatos e os cromatos de zinco (para melhorar a resistência à corrosão), e/ou silicone, as ceras, o poli-tetra-fluoro-etileno, dissulfito de molibdênio, grafite ou estearato de zinco (para reduzir o coeficiente de atrito). Não se alcança um resultado preciso; é simplesmente mencionado que um bom exemplo é um sistema de resinas acrílicas/epóxido/amino, contendo cromato ou estearato de zinco ou cera.

[0005] Quanto ao documento EP - 0.122.762, é descrito um processo de fabricação de peças de aço resistentes à corrosão, compreendendo etapas de nitretação (em fase Épsilon, como previamente), depois oxidação por via gasosa, depois aplicação de material ceroso (Castrol V425) contendo hidrocarbonetos alifáticos e sabões metálicos do grupo 2a, preferivelmente sabões de cálcio e/ou bário. O comportamento à corrosão por névoa salina foi da ordem de 250 horas.

[0006] A Requerente propôs, ela mesma, processos de tratamentos visando obter comportamentos ainda melhores à corrosão.

[0007] No documento EP - 0.497.663, foi proposto um processo consistindo em apresentar peças de metal ferroso a uma nitretação, tipicamente em um banho de sais fundidos constituído por cianatos e sódio, potássio e lítio, depois a uma oxidação em banhos de sais fundidos ou em uma atmosfera ionizante oxidante, de modo a obter uma camada nitretada compreendendo uma sub-camada profunda e compacta e uma camada superficial de porosidade bem controlada e, por último, ao depósito de um polímero de espessura compreendida entre 3 e 20 μm, de fluoroetileno-propileno (FEP), ou mesmo de politetrafluoroetileno (PTFE), e mesmo de polímeros ou copolímeros de poliuretanos fluorados ou siliconados, ou poliamida-poliimidas. Com este processo, testes demonstraram que a resistência à corrosão era melhorada permitindo obter uma exposição à névoa salina (BS) podendo ir de cerca de 500 a 1000 horas sem que aparecesse uma manifestação de corrosão.

[0008] Depois, pelo documento EP - 0.524.037, foi proposto um processo de tratamento segundo o qual as peças são nitretadas preferivelmente em banhos de sais fundidos à base de íons cianatos, depois oxidadas e, por último, impregnadas com uma cera hidrofóbica. A nitretação seguida por oxidação conduz à formação de uma camada constituída por uma sub-camada profunda compacta e uma camada superficial cuja porosidade é bem controlada. A cera de impregnação é um composto orgânico com elevado peso molecular compreendido entre 500 e 10000 e de tensão superficial, no estado líquido, compreendida entre 10 e 73 mN/m. O ângulo de contato entre a fase sólida e a camada superficial e a cera no estado líquido está compreendido entre 0 e 75 graus. Mais precisamente, a cera é escolhida entre as ceras naturais, as ceras sintéticas polietilenos, polipropilenos, poliésteres, fluorados ou então resíduos de petróleo modificados. Esta solução permite melhorar simultaneamente a resistência à corrosão e as propriedades de atrito das peças de metal ferroso. As peças assim tratadas têm uma boa resistência à corrosão por névoa salina normalizada combinada com boas propriedades de atrito.

[0009] A patente EP - 0.560.641 descreve um processo de fosfatação de peças de aço para melhorar a resistência à corrosão e ao desgaste permitindo obter características específicas de superfície resultantes de um tratamento de fosfatação precedido por uma operação de nitretação em um banho de sais fundidos contendo espécies sulfetadas, de uma operação de nitretação em um banho de sais fundidos seguida por um tratamento clássico de sulfuração, ou um depósito de metal seguido por uma operação clássica de sulfuração. Os valores de resistência à corrosão das peças assim tratadas, após exposição à névoa salina, são da ordem de 900 a 1200 horas.

[0010] Patente EP - 1.180.552 refere-se a um processo de tratamento superficial de peças mecânicas submetidas, ao mesmo tempo, ao desgaste e à corrosão tendo uma rugosidade propícia a uma boa lubrificação e segundo o qual uma nitretação é implementada por imersão entre 500°C e 700°C das peças em um banho de nitretação de sais fundidos contendo cianatos e carbonatos alcalinos em gamas precisas, mas isenta de espécies sulfetadas, depois uma oxidação é implementada em uma solução aquosa oxidante abaixo de 200°C.

[0011] Documento WO2012/146839 trata de um tratamento de nitretação conduzindo a uma rugosidade apropriada sem precisar de tratamento de acabamento; ele descreve um banho de sais fundidos para a nitretação de peças mecânicas de aço apresentando teores específicos de cloreto de metal alcalino, carbonato de metal alcalino, cianato de metal alcalino e íons cianetos. A resistência à corrosão medida por névoa salina estava compreendida entre 240 e 650 horas.

[0012] Deve ser notado que o fato de acrescentar um tratamento de acabamento (depósito de um verniz ou uma cera, ou tratamento de fosfatação) a um tratamento de nitretação ou nitrocarbonetação depois de oxidação de peças mecânicas de material ferroso permite, com frequência, melhorar a resistência à corrosão, mas implica geralmente em um tamanho desproporcional, que complica a obtenção, no fim do tratamento, dos lados dimensionais desejados. A título subsidiário, foi constatado que alguns tratamentos de acabamento se traduzem do fato de que a superfície das peças assim tratadas tende a transferir um pouco de óleo sobre as superfícies com as quais elas podem entrar em contato e tem tendência a capturar poeira do meio ambiente; isto é dificilmente compatível com uma etapa complementar, como uma sobremoldagem.

[0013] A invenção fixou como objetivo remediar estes inconvenientes de modo simples, seguro, eficaz e racional, atingindo, ao mesmo tempo, níveis muito elevados de resistência à corrosão bem como ao desgaste, melhores do que com os banhos de impregnação atuais.

[0014] Para resolver tal problema, foi concebido e desenvolvido um processo de tratamento superficial de uma peça mecânica de aço para conferir à mesma uma resistência elevada ao desgaste e à corrosão comportando:- uma etapa de nitretação ou de nitrocarbonetação adaptada para formar uma camada de combinação de, pelo menos, 8 micrômetros de espessura formada por nitretos de ferro de fases ε e/ou f,- uma etapa de oxidação adaptada para gerar uma camada de óxidos de espessura compreendida entre 0,1 micrômetro e 3 micrômetros e- uma etapa de impregnação por imersão em um banho de impregnação durante, pelo menos, 5 minutos, esse banho sendo formado por pelo menos 70% em peso, mais ou menos 1%, de um solvente formado por uma mistura de hidrocarbonetos formada por uma fração de alcanos de C9 a C17, de 10% a 30% em peso, mais ou menos 1%, de pelo menos um óleo de parafina composto por uma fração de alcanos C16 a C32 e, pelo menos, um aditivo do tipo aditivo fenólico sintético a uma concentração compreendida entre 0,01% e 3% em peso, mais ou menos 0,1%, em temperatura ambiente.

[0015] Notou-se que, com a condição que a nitretação ou a nitrocarbonetação e a oxidação tenham sido efetuadas de modo suficientemente eficaz para formar as camadas definidas acima, a impregnação em um banho de acordo com a invenção conduz a uma melhora substancial da resistência à corrosão em relação a um banho clássico, à base de óleos, de ácidos e de etanol. Além disso, foi constatado que, após o tratamento de impregnação, as peças ficam secas ao toque (entende-se por isso a ausência de transferência de óleo sobre uma superfície antagônica), daí ausência de tendência a capturar poeira circundante e aptidão a sofrer um pós-tratamento como uma sobremoldagem.

[0016] Assim, pode-se reconhecer uma peça de acordo com a invenção, obtida pelo processo da invenção, a saber, uma peça de aço tendo uma resistência elevada ao desgaste e à corrosão, comportando uma camada de combinação de, pelo menos, 8 micrômetros, uma camada de óxidos de espessura compreendida entre 0,1 e 3 micrômetros e uma camada de impregnação que é seca ao toque.

[0017] A noção de temperatura ambiente não designa uma temperatura precisa, mas o fato de que o tratamento é feito sem controle da temperatura (não sendo, portanto, necessário nem aquecer nem resfriar o banho), e que pode ser feito em temperatura induzida pelo ambiente, ainda que variando em proporções podendo ser grandes ao longo do ano, por exemplo, entre 15°C e 50°C.

[0018] De modo preferido, a etapa de nitretação/nitrocarbonetação é conduzida de modo que a espessura da camada de combinação obtida é de pelo menos 10 micrômetros.

[0019] De modo vantajoso, o aditivo fenólico sintético é um composto de fórmula C15H24O.

[0020] De modo igualmente vantajoso, o banho de impregnação comporta ainda, pelo menos, um aditivo escolhido no grupo constituído pelo sulfonato de cálcio ou de sódio, os fosfitos, as difenilaminas, o ditiofosfato de zinco, os nitritos, as fosforamidas. O teor de tais aditivos é com vantagem no máximo igual a 5%.

[0021] Mais particularmente, o banho é, de modo preferido, formado por 90%+/- 0,5% em peso de solvente, 10%+/-0,5% em peso de óleos de parafina e entre 0,01% e não mais de 1%+/-0,1% de aditivo fenólico sintético de fórmula C15H24O.

[0022] De modo vantajoso, a impregnação é obtida por imersão durante uma duração de cerca de 15 minutos.

[0023] Esta etapa de imersão é seguida, com vantagem, por uma operação de secagem natural ou acelerada por colocação em estufa.

[0024] De acordo com uma primeira opção vantajosa, a etapa de nitretação/nitrocarbonetação é efetuada em um banho de sais fundidos contendo de 14% a 44% em peso de cianatos alcalinos a uma temperatura de 550°C a 650°C durante, pelo menos, 45 minutos; preferivelmente, este banho de nitretação/nitrocarbonetação contém de 14% a 18% em peso de cianatos alcalinos. De modo vantajoso, este tratamento é efetuado a uma temperatura de 590°C durante 90 minutos a 100 minutos; de acordo com uma variante, igualmente vantajosa, o tratamento de nitretação/nitrocarbonetação em banhos de sais fundidos é efetuado a uma temperatura de 630°C durante cerca de 45 minutos a 50 minutos.

[0025] De acordo com uma segunda opção vantajosa, a etapa de nitretação/nitrocarbonetação é efetuada em um meio gasoso entre 500°C e 600°C contendo amoníaco.

[0026] De acordo com uma terceira opção vantajosa, a etapa de nitretação/nitrocarbonetação é efetuada em meio iônico (plasma) em um meio compreendendo, pelo menos, nitrogênio e hidrogênio sob pressão reduzida.

[0027] De modo vantajoso, a etapa de oxidação é efetuada em um banho de sais fundidos contendo carbonatos, nitratos e hidróxidos alcalinos.

[0028] De acordo com uma opção particularmente interessante, o banho de sais fundidos de oxidação contém nitratos alcalinos, carbonatos alcalinos e hidróxidos alcalinos. Neste caso, é vantajoso que a etapa de oxidação seja realizada a uma temperatura de 430°C a 470°C durante 15 a 20 minutos.

[0029] De acordo com outra opção interessante, a oxidação é conduzida em um banho aquoso contendo hidróxidos alcalinos, nitratos alcalinos e nitritos alcalinos. Neste caso, é vantajoso que a etapa de oxidação seja realizada a uma temperatura de 110°C a 130°C durante 15 a 20 minutos.

[0030] Em variante, a etapa de oxidação é efetuada em um meio gasoso principalmente constituído por vapor d’água, a uma temperatura de 450°C a 550°C, durante 30 a 120 minutos.

[0031] Estas diversas preferências aparecem de diversos testes que foram efetuados, a título de exemplo ilustrativo e não limitativo.

[0032] Mais precisamente, estes testes foram efetuados combinando vários tipos de tratamentos de nitretação ou de nitrocarbonetação, conhecidos em si, vários tipos de tratamento de oxidação, conhecidos em si, e vários tipos de impregnação. Estes testes foram efetuados sobre peças de metal ferroso apresentando zonas lisas e arestas vivas. Mais particularmente, testes foram efetuados sobre eixos canelados de aço XC45 recozido e retificado, apresentando uma zona lisa e uma zona filetada.

[0033] No total, cinco tratamentos de nitretação ou de nitrocarbonetação foram testados. Três destes tratamentos são tratamentos em banhos de sais fundidos, NITRU1 a NITRU3, que correspondem a exemplos de nitrocarbonetação segundo o tratamento de nitrocarbonetação ensinado pelo documento EP - 1.180.552 com:• o tratamento NITRU1 situado em faixa baixa de temperatura preferida e o tempo médio preferido de tratamento (de 45 minutos a 50 minutos),• o tratamento NITRU2 situado nesta mesma faixa baixa de temperatura preferida, mas com o tempo de tratamento máximo (fora da zona preferida, seja de 90 minutos a 100 minutos) e• o tratamento NITRU3 situado em faixa elevada de temperatura preferida com o tempo médio preferido de tratamento (45 minutos a 50 minutos). Os parâmetros destes tratamentos são recapitulados na tabela abaixo.

[0034] Mais geralmente, pode-se notar que o tratamento NITRU1 conduz a uma camada de combinação de espessura inferior a 8 micrômetros, enquanto que os tratamentos NITRU2 e NITRU3 conduzem a uma camada cuja espessura excede este limiar, e mesmo preferivelmente de pelo menos 10 micrômetros. Parece inútil, na prática, procurar ultrapassar 25 micrômetros, de modo que uma faixa eficaz para a espessura da camada parece ser de 10 a 25 micrômetros.

[0035] De modo geral, estes três tratamentos correspondem a um tratamento em um banho de sais fundidos contendo de 14% a 44% em peso de cianatos alcalinos (preferivelmente de 14% a 18%) a uma temperatura de 550°C a 650°C (preferivelmente, de 590°C a 630°C) durante, pelo menos, 45 minutos (não parece ser útil ultrapassar 120 minutos, ou mesmo 90 minutos).

[0036] Outro desses tratamentos é um tratamento clássico em meio gasoso, NITRU4 (visando uma espessura de camada de combinação de pelo menos 8 μm e com vantagem compreendida entre 10 e 25 μm), e outro destes tratamentos é um tratamento clássico em meio iônico (plasma), NITRU5 (visando uma espessura de camada de combinação de pelo menos 8 μm e com vantagem compreendida entre 10 e 25 μm).

[0037] Mais precisamente, o tratamento NITRU4 em meio gasoso foi efetuado em um forno entre cerca de 500 e 600°C sob atmosfera controlada compreendendo amoníaco. O tempo de tratamento foi estabelecido para garantir uma espessura de camada de combinação de, pelo menos, 8 micrômetros, preferivelmente superior a 10 micrômetros.

[0038] Quanto ao tratamento NITRU5, ele foi efetuado em meio iônico (plasma) em uma mistura compreendendo, pelo menos, nitrogênio e hidrogênio, sob pressão reduzida (isto é, sob uma pressão inferior à pressão atmosférica, tipicamente menos de 0,1 atmosfera). O tempo de tratamento foi igualmente estabelecido para garantir uma espessura de camada de combinação de, pelo menos, 8 micrômetros, preferivelmente de pelo menos 10 micrômetros.

[0039] Na parte precedente, a espessura de camada de tratamento indicada não leva em conta a camada de difusão (para nitrogênio bem como para carbono).

[0040] De acordo com estes diversos tratamentos de nitretação/nitrocarbonetação, diferentes camadas de combinação foram obtidas de:- quer nitretos em fase ε (Fe2-3N), quer nitretos em fases ε e Y (Fe2-3N + Fe4N) com os banhos de sais NITRU1 a NITRU3,- nitretos em fases ε e Y' (Fe2-3 + Fe4N) com o tratamento em fase gasosa NITRU4,- nitretos em fases ε e Y' (Fe2-3N + Fe4N) com o tratamento em fase plasma NITRU5.

[0041] Apenas tratamentos NITRU2 a NITRU5 conduziram a espessuras de camada de combinação de, pelo menos, 8 micrômetros, com vantagem entre 10 e 25 micrômetros.

[0042] Para cada um dos 5 tratamentos de nitretação NITRU1 a NITRU5, três tipos de tratamentos de oxidação foram implementados:1) Oxidação “tipo 1” (ou Ox1), isto é, em meio líquido iônico contendo NaNO3 (entre 35 e 40% em peso), carbonatos (de Li, de K, de Na) (entre 15 e 20% em peso), NaOH (entre 40 e 45% em peso) - temperatura de 450°C - tempo de tratamento de 15 minutos.2) Oxidação “tipo 2” (ou Ox2, isto é, em meio aquoso contendo KOH (entre 80% e 85% em peso, NaNO3 (entre 10% e 15% em peso e NaNO2 (entre 1 e 6% em peso - temperatura de 120°C - tempo de tratamento de 15 minutos.3) Oxidação “tipo 3” (ou Ox3) em meio gasoso (tratamento em vapor d’água) - temperatura de 500°C - tempo de tratamento de 60 minutos.

[0043] As oxidações Ox1 e Ox2 correspondem sensivelmente, respectivamente, à oxidação em banho de sal e à oxidação aquosa do documento EP1180552 acima citado, enquanto que os parâmetros de tratamentos de nitrocarbonetação (NITRU5) e de oxidação Ox3, em meio ionizado, correspondem sensivelmente ao exemplo 9 do documento EP0497663.

[0044] As oxidações foram efetuadas de modo a obter camadas de oxidação de espessura compreendidas entre 0,1 e 3 micrômetros.

[0045] Por último, após a operação de oxidação, dois tipos de impregnação foram realizados:1) uma impregnação nova dita “impregnação 1” (ou Imp1) em um banho contendo principalmente um solvente (90%+/-0,5% em peso) formado por uma mistura de hidrocarbonetos composta de uma fração de alcanos de C9 a C17, 10% +/-0,5% em peso de um óleo de parafina composto por uma fração de alcanos C16 a C32 e entre 0,1% e 1%+/- 0,1% de um aditivo fenólico sintético de fórmula C15H24O. Esta impregnação foi realizada por imersão durante 15 minutos de imersão, seguida por secagem natural ou acelerada por colocação em estufa.2) Uma impregnação clássica dita “impregnação 2” (ou Imp2), em um banho contendo principalmente óleos (entre 60 e 85% em peso), ácidos (entre 6 e 15% em peso) e o etanol (entre 1 e 5% em peso).

[0046] Esta impregnação foi realizada por imersão durante cerca de 15 minutos de imersão, seguida por secagem natural ou acelerada por colocação em estufa.

[0047] Combinando os tipos de oxidação e os tipos de impregnação, foram definidos 8 tratamentos, notados 1 a 8, em conformidade com a tabela seguinte (a ausência de oxidação é designada por “Ox0”).

[0048] Amostras foram preparadas combinando estes tratamentos 1 a 8 com os tratamentos de nitretação/nitrocarbonetação acima citados. Testes de comportamento à corrosão foram efetuados de acordo com a norma ISO 9227 (2006) por névoa salina. Os resultados são resumidos na tabela abaixo. Para cada teste, um mínimo de 10 peças foi testado. O tempo (indicado em horas) corresponde a uma ausência total de traço de corrosão sobre 100% das peças.

[0049] Notou-se que o tratamento de impregnação 1 não induzia variação dimensional. Além disso, a superfície das peças estava seca ao toque; isso implica que, por um lado, a superfície destas peças não tem tendência a capturar a poeira e que, por outro lado, estas peças são compatíveis com um pós-tratamento como umasobremoldagem.

[0050] Nota-se, logo a princípio, a partir desta tabela, que o tratamento novo de impregnação (impregnação 1 - tratamentos pares) ocasiona uma melhora sensível em relação ao caso de uma impregnação clássica (impregnação 2 - tratamentos ímpares).

[0051] Pode-se notar que o tratamento de oxidação-impregnação importa pouco quando não ocorre nitretação/nitrocarbonetação (a resistência à corrosão permanece a 96h, na primeira coluna).

[0052] Quanto ao tratamento NITRU5, ele tende a demonstrar que o tratamento de impregnação 2 (clássico) conduz a uma resistência à corrosão inferior ao caso sem nenhuma nitretação.

[0053] O interesse da impregnação de tipo 1 é notadamente visível no caso da nitrocarbonetação NITRU5 dado que, com o caso da oxidação 3 (em meio gasoso - tratamentos 5 e 6), a melhora é da ordem de um triplo do comportamento à corrosão (aumento em torno de cinquenta horas) em relação ao caso de uma impregnação clássica; trata-se, portanto, do caso em que a oxidação tem um efeito particularmente negativo.

[0054] Em todos os outros casos NITRU5, o aumento de comportamento à corrosão é de pelo menos da ordem de 200 horas. Assim, no caso da NITRU5 combinada com a oxidação em meio aquoso (oxidação 2 - tratamentos 3 e 4) ou em ausência de oxidação (tratamentos 7 e 8), a impregnação nova conduz um aumento do comportamento à corrosão da ordem de 300 horas; no caso da NITRU5 combinado com a oxidação em meio líquido iônico (oxidação 1 - tratamentos 1 e 2), o aumento é mesmo da ordem de 500 horas.

[0055] Com relação ao tratamento NITRU1, pode-se notar que o efeito benéfico da impregnação nova existe, mas ele é moderado, incluindo em percentagem, em relação à impregnação a clássica (tratamentos 3 a 8, mesmo se os comportamentos à corrosão, em valor absoluto, sejam melhores que com NITRU5). No entanto, pode- se notar um aumento muito grande, de 600 horas, no caso de uma oxidação em meio iônico (tratamentos 1 e 2), com um comportamento à corrosão que se aproxima do limiar de 1000 horas. Pode-se deduzir, como se acredita, que a condição de uma camada de combinação de, pelo menos, 8 micrômetros de espessura, pode ser diminuída no caso de uma oxidação de tipo 1.

[0056] Caso se considere agora o tratamento NITRU4, ele conduz ao mesmo comentário que o tratamento NITRU5 em ausência de oxidação (tratamentos 7 e 8). Em contrapartida, constata-se um aumento de pelo menos 200 horas do comportamento à corrosão no caso das oxidações de tipo 2 (em meio aquoso - tratamentos 3 e 4) e de tipo 3 (em meio gasoso - tratamentos 5 e 6). Observa-se, contudo, um aumento completamente notável no caso de uma oxidação de tipo 1 (oxidação em meio iônico em alta temperatura - tratamentos 1 e 2), dado que o comportamento à corrosão é melhorado mais ou menos 600 horas, ultrapassando o limiar de 1000 horas.

[0057] Se se considerar agora os tratamentos de nitretação/nitrocarbonetação em banhos de sais fundidos nos quais se tomou cuidado para obter uma camada de combinação de, pelo menos, 8 micrômetros de espessura (ou mesmo 10 micrômetros), constata-se que a impregnação nova conduz a níveis particularmente elevados do comportamento à corrosão.

[0058] No caso de uma ausência de oxidação, a impregnação nova ocasiona uma melhora, sobretudo significativa no caso de NITRU3.

[0059] Na presença de uma oxidação, a melhora do comportamento à corrosão é, para as oxidações de tipo 2 e 3 (tratamentos 3 a 6) de pelo menos 250 horas para o tratamento NITRU3 e mesmo de 450 horas para o tratamento NITRU2. Com o tipo de oxidação de tipo 2 (tratamentos 3 e 4) foram obtidos comportamentos à corrosão ultrapassando o limiar de 1000 horas.

[0060] Com a oxidação de tipo 1 (tratamentos 1 e 2), o aumento ocasionado pela impregnação nova é espantosamente elevado, dado que é de 456 horas para NITRU2 e mesmo de 576h para NITRU3 para atingir um limiar particularmente elevado, da ordem de 1370h.

[0061] Assim, é evidente que:• a impregnação nova ocasiona uma melhora do comportamento à corrosão em relação a uma impregnação clássica, quaisquer que sejam os tratamentos de nitretação/nitrocarbonetação e de oxidação,• esta melhora é particularmente notável e conduz a valores de comportamento à corrosão particularmente elevados para os tratamentos de nitrocarbonetação em banhos de sais conduzindo a uma camada de combinação de, pelo menos, 8 micrômetros (NITRU2 e NITRU3), preferivelmente entre 10 e 25 micrômetros,• esta melhora é particularmente notável e conduz a valores de comportamento à corrosão particularmente elevadas para as nitrocarbonetações em banhos de sais (NITRU1 a NITRU3) ou em fase gasosa (NITRU4) no caso de uma oxidação em banhos de sais fundidos (tipo 1),• esta melhora chega a níveis particularmente elevados de comportamento à corrosão combinando as nitrocarbonetações em banhos de sais conduzindo a uma camada de, pelo menos, 8 micrômetros de espessura (NITRU2 e NITRU3) e uma oxidação de tipo 1 ou 2, sobretudo no caso de uma oxidação em banhos de sais (tipo 1).

[0062] Os resultados acima foram medidos sobre zonas lisas das amostras.

[0063] Medições sobre zonas apresentando asperezas (zonas filetadas na ocorrência) mostraram igualmente que os melhores resultados são obtidos com os tratamentos de oxidação em meio líquido 1 e 2, combinados com uma impregnação de tipo 1 e com uma nitrocarbonetação em banhos de sais conduzindo a camadas de combinação de, pelo menos, 8 micrômetros, NITRU2 e NITRU3.

[0064] Enquanto a impregnação nova leva a resultados excelentes, equivalentes para NITRU2 e NITRU3, com as oxidações em meio líquido, sobre superfícies lisas, parece que, sobre as zonas não lisas, a impregnação nova confere bons resultados para estes dois mesmos tipos de nitrocarbonetação, um pouco melhores com NITRU3 que com NITRU2.

[0065] Em resumo, os resultados acima demonstram que o banho de impregnação 1 apresenta um efeito surpreendente de sinergia com os tratamentos de nitretação/ nitrocarbonetação NITRU2 e NITRU3, sob a condição que a nitretação/nitrocarbonetação sejam seguidas por uma oxidação de tipo 1 ou 2, um ótimo parecendo ser obtido quando o tratamento de oxidação é de tipo 1.

[0066] A amplitude dos aumentos de resistência à corrosão constatados para a combinação do banho de impregnação 1 com os tratamentos de nitretação/nitrocarbonetação em banhos de sais fundidos levam a camadas de combinação com mais de 8 micrômetros de espessura (NITRU2 e NITRU3) e o tratamento de oxidação 1 em banho de sais fundidos traduz a existência de uma sinergia surpreendente entre estes três tipos de tratamento que permanece incompreendida.

[0067] A composição particular do banho de impregnação considerada nos testes entra em uma composição mais geral, a saber, um banho formado por pelo menos 70% em peso, mais ou menos 1%, de um solvente formado por uma mistura de hidrocarbonetos formada por uma fração de alcanos de C9 a C17, de 10% a 30% em peso, mais ou menos 1%, de pelo menos um óleo de parafina composto por uma fração de alcanos C16 a C32 e de pelo menos um aditivo do tipo aditivo fenólico sintético a uma concentração compreendida entre 0,01% e 3% em peso, em temperatura ambiente.

[0068] O teor de solvente está preferivelmente compreendido entre 80% e 90% em peso; do mesmo modo, o teor de óleo de parafina está preferivelmente compreendido entre 10% e 20% em peso. A fração de alcanos do solvente é preferivelmente de C9 a C14.

[0069] Os resultados acima citados foram obtidos com base em amostras de aço XC45, mas está ao alcance do versado na técnica adaptar os parâmetros de tratamento em função do material utilizado e seguir, assim, os ensinamentos acima citados.

Claims (25)

1. Processo de tratamento superfície de uma peça de aço, caracterizado pelo fato de comportar* uma etapa de nitretação ou de nitrocarbonetação adaptada para formar uma camada de combinação de, pelo menos, 8 micrômetros de espessura formada por nitretos de ferro de fases ε e/ou f,* uma etapa de oxidação adaptada para gerar uma camada de óxidos de espessura compreendida entre 0,1 e 3 micrômetros e* uma etapa de impregnação por imersão em um banho de impregnação durante, pelo menos, 5 minutos, este banho sendo formado por pelo menos 70% em peso, mais ou menos 1%, de um solvente formado por uma mistura de hidrocarbonetos formada por uma fração de alcanos de C9 a C17, de 10% a 30% em peso, mais ou menos 1%, de pelo menos um óleo de parafina composto de uma fração de alcanos C16 a C32 e de pelo menos um aditivo do tipo aditivo fenólico sintético a uma concentração compreendida entre 0,01% e 3% em peso, a mais ou menos 0,1%, em temperatura ambiente.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aditivo fenólico sintético é um composto de fórmula C15H24O.

3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o banho de impregnação é formado por 90%+/-0,5% em peso de solvente, 10% +/-0,5% em peso de óleos de parafina e menos de 1%+/-0,1%, de aditivo fenólico sintético de fórmula C15H24O.

4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o banho de impregnação comporta ainda, pelo menos, um aditivo escolhido no grupo constituído pelo sulfonato de cálcio ou de sódio, os fosfitos, as difenilaminas, o ditiofosfato de zinco, os nitritos, as fosforamidas.

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a operação de imersão é seguida por uma operação de secagem natural ou acelerado por colocação em estufa.

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a etapa de nitretação ou de nitrocarbonetação é efetuada em um banho de sais fundidos contendo de 14% a 44% em peso de cianatos alcalinos a uma temperatura de 550°C a 650°C durante, pelo menos, 45 minutos.

7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o banho de nitretação/nitrocarbonetação contém de 14% a 18% em peso de cianatos alcalinos.

8. Processo de acordo com a reivindicação 6 ou a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o tratamento de nitretação/nitrocarbonetação é efetuado a uma temperatura de 590°C durante 90 minutos a 100 minutos.

9. Processo de acordo com a reivindicação 6 ou a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o tratamento de nitretação/nitrocarbonetação é efetuado a uma temperatura de 630°C durante cerca de 45 minutos a 50 minutos.

10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a etapa de nitrocarbonetação é efetuada em um meio gasoso entre 500°C e 600°C contendo amoníaco.

11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a etapa de nitretação ou de nitrocarbonetação é efetuada em um meio iônico formando um plasma, compreendendo pelo menos nitrogênio e hidrogênio sob pressão reduzida.

12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a etapa de nitretação ou de nitrocarbonetação é efetuada de modo a formar uma camada de combinação de espessura pelo menos igual a 10 micrômetros.

13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que a etapa de oxidação é efetuada em um banho de sais fundidos que contém nitratos alcalinos, carbonatos alcalinos e hidróxidos alcalinos.

14. Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a etapa de oxidação é realizada a uma temperatura de 430°C a 470°C durante 15 a 20 minutos.

15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que a etapa de oxidação é efetuada em um banho aquoso que contém hidróxidos alcalinos, nitratos alcalinos e nitritos alcalinos.

16. Processo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a etapa de oxidação é realizada a uma temperatura de 110°C a 130°C durante 15 a 20 minutos.

17. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que a etapa de oxidação é efetuada em um meio gasoso principalmente constituído por vapor d’água, a uma temperatura de 450°C a 550°C, durante 30 a 120 minutos.

18. Peça de aço obtida pelo processo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizada pelo fato de comportar uma camada de combinação de, pelo menos, 8 micrômetros, uma camada de óxidos de espessura compreendida entre 0,1 e 3 micrômetros e uma camada de impregnação que é seca ao toque.

19. Peça de aço de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que a camada de combinação é formada de nitretos de ferro de fases ε e/ou y.

20. Peça de aço de acordo com a reivindicação 18 ou19, caracterizada pelo fato de que a camada de combinação tem uma espessura pelo menos 10 micrômetros.

21. Peça de aço de acordo com a reivindicação 20, caracterizada pelo fato de que a camada de combinação tem uma espessura compreendida entre 10 μm e 25 μm.

22. Peça de aço de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 21, caracterizada pelo fato de que a camada de impregnação compreende pelo menos um óleo de parafina composto por uma fração de alcanos C16 a C32.

23. Peça de aço de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 22, caracterizada pelo fato de que a camada de impregnação compreende pelo menos um aditivo fenólico sintético.

24. Peça de aço de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um aditivo fenólico sintético é representado pela fórmula C15H24O.

25. Peça de aço de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 24, caracterizada pelo fato de que a camada de impregnação compreende ainda pelo menos um aditivo escolhido dentre o grupo consistindo em sulfonato de cálcio ou de sódio, fosfitos, difenilaminas, ditiofosfato de zinco, nitritos, fosforamidas.