BRPI0907065B1 - Camada estruturada de partículas sólidas de cromo, processo para fabricação de uma camada estruturada de partículas sólidas de cromo e elemento de máquina revestido - Google Patents

Camada estruturada de partículas sólidas de cromo, processo para fabricação de uma camada estruturada de partículas sólidas de cromo e elemento de máquina revestido Download PDF

Info

Publication number
BRPI0907065B1
BRPI0907065B1 BRPI0907065B1 BR PI0907065 B1 BRPI0907065 B1 BR PI0907065B1 BR PI0907065 B1 BRPI0907065 B1 BR PI0907065B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
layer
particles
solid
chromium
structured
Prior art date
Application number
Other languages
English (en)
Publication date

Links

Description

CAMADA ESTRUTURADA DE PARTÍCULAS SÓLIDAS DE CROMO, PROCESSO PARA FABRICAÇÃO DE UMA CAMADA ESTRUTURADA DE PARTÍCULAS SÓLIDAS DE CROMO E ELEMENTO DE MÁQUINA REVESTIDO
Campo da invenção [001] A presente invenção refere-se a uma camada estruturada de partículas sólidas de cromo, a qual apresenta uma micro-estruturação e uma malha de fendas, sendo que na malha de fendas são depositadas partículas sólidas. A invenção refere-se ainda a um processo para a fabricação dessa camada estruturada de partículas sólidas de cromo e a um elemento de máquina que é revestido com a camada estruturada de partículas sólidas de cromo.
Antecedentes da invenção [002] Elementos de máquina que são submetidos ao atrito e a altas temperaturas, por exemplo, anéis de pistão, tem que apresentar superfícies que sejam resistentes à corrosão, ao desgaste e à abrasão química, assim como resistente à abrasão e, além disso, apresentem boas propriedades de deslizamento. Para isso, os elementos de máquina podem ser revestidos, particularmente suas superfícies de movimento, com camadas de proteção contra o desgaste na forma de camadas de cromo duro isoladas eletroliticamente.
[003] Para melhorar a resistência ao desgaste e à abrasão podem ser depositadas partículas sólidas em camadas de cromo duro galvânicas. Na DE 3531410 A1 e na EP 0217126 A1 são descritas camadas galvânicas de cromo duro, as quais apresentam uma malha de fendas em cujas fendas são depositadas partículas sólidas. Propriedades particularmente vantajosas podem ser alcançadas através de partículas de diamante com um tamanho na faixa de 0,25 - 0,4 pm depositadas
Petição 870190047072, de 20/05/2019, pág. 5/40
2/30 nas fendas de uma tal camada eletroliticamente, como é descrito de cromo duro isolada em WO 2001/004386 A1 e em
EP 1114209 B1.
[004]
Ainda, camadas de cromo duro galvânicas podem ser previstas com uma micro-estruturação. A partir de DE 10255853
A1, WO 2004/050960 A1, DE 102004019370 A1 e de
WO 2005/108648
A2 conhecem-se camadas galvânicas estruturadas de cromo duro que apresentam particularmente boas propriedades de tribologia. Através da combinação do eletrólito utilizado para a fabricação e do baixo consumo de corrente abaixo de
12%, como especiais características de processo, consegue-se, segundo esse estado da técnica, uma camada de cromo duro cuja estrutura tem formato de copo e/ou labirinto e/ou coluna.
Esta estrutura em formado de copos e/ou labirinto e/ou colunas da superfície cuidam das avançadas propriedades de deslizamento e muito boas propriedades de operação em condições irregulares, já que a estrutura de superfície caracterizada por uma boa capacidade de retenção de lubrificante.
[005]
Para combinar a alta resistência ao desgaste, abrasão química abrasão da camada estruturada de partículas sólidas de cromo, mencionada acima com as boas propriedades tribologia de uma camada estruturada de cromo duro, pode ser colocada, sobre a camada estruturada de cromo duro descrita acima, uma camada estruturada de partículas sólidas de cromo e assim produzir uma camada dupla. Dessa forma, a estrutura vantajosa em forma de copos e/ou labirinto e/ou colunas da camada estruturada de cromo duro pode ser transferida para a camada de partículas sólidas de cromo mais resistente ao desgaste em comparação com a camada estruturada de cromo
Petição 870190047072, de 20/05/2019, pág. 6/40
3/30 duro, ou seja, pode ser mantida através da camada de partículas sólidas de cromo, e assim combinam-se a resistência ao desgaste muito alta da camada de partículas sólidas de cromo, com as vantagens de tribologia da camada estruturada de cromo duro.
[006] Porém, nesta técnica da dupla camada é desvantajoso que o processo de deposição eletrolítico é complicado e caro devido às mudanças necessárias das condições de deposição e dos eletrólitos, tem que se colocar de modo geral um revestimento grosso sobre o elemento de máquina e a estruturação da camada estruturada de partículas sólidas de cromo superior, frequentemente, não é mais incrustada como na camada de cromo duro colocada antes. Além disso, esta dupla camada traz o risco de que, após longos períodos de operação de elementos de máquinas de fricção, por exemplo, para longos períodos de operação de motor de correspondentes anéis de pistão, a camada superior é desgastada e então, levando a camada de cromo duro depositada abaixo, a qual não têm partículas, a um desgaste elevado e à formação de marcas.
[007] Até agora não tem sido possível colocar partículas em uma camada de cromo assim estruturada, já que condições de processo formadoras de fendas para o depósito de partículas não eram compatíveis com condições de processo produtor de estrutura.
Sumário da invenção [008] A presente invenção tem então a tarefa de contornar as desvantagens da técnica anterior e propor uma camada galvânica de cromo duro, que é altamente resistente ao desgaste e à formação de marcas e ao mesmo tempo, apresenta boas propriedades de tribologia e excelentes propriedades de
Petição 870190047072, de 20/05/2019, pág. 7/40
4/30 emergência. Além disso, é tarefa da presente invenção, disponibilizar um processo para a fabricação de uma tal camada galvânica de cromo duro.
[009] Conforme a invenção, essa tarefa é solucionada através de uma camada estruturada de partículas sólidas de cromo com uma malha de fendas, na qual são depositadas partículas sólidas, sendo que a densidade de fenda é de 10 250 /mm, o tamanho de grão da partícula sólida está na faixa de 0,01 - 10 pm, a porção de partículas sólidas em toda a camada é de 1 - 30% e a camada de partículas sólidas de cromo apresenta uma micro-estruturação com imersão na superfície da camada, sendo que a porção de superfície das imersões é de 5
- 80%.
[010] A tarefa é ainda resolvida através de um processo para fabricação de uma camada estruturada de partículas sólidas de cromo que compreende as seguintes etapas:
(a) um elemento de máquina é submergido em um eletrólito, o qual contém um Cr(VI)-composto em uma quantidade, que corresponde a 100 g/l - 400 g/l de trióxido de cromo, 1 - 8 g/l de ácido sulfúrico, 5 - 18 g/l de ácido sulfônico alifático com 1 - 6 átomos de carbono, partículas sólidas com um tamanho de 0,01 - 10 pm e menos de 0,5 g/l compostos fluorídricos inorgânicos;
(b) uma camada contendo cromo é precipitada eletroliticamente sobre o elemento de máquina, sob uma densidade de corrente de 20 - 100 A/dm2 e um rendimento de
12% ou menor, em seguida (c) é invertida a densidade de corrente, com o qual as partículas sólidas depositam-se nas micro-fendas da camada; e as etapas (b) e (c) são eventualmente repetidas.
Petição 870190047072, de 20/05/2019, pág. 8/40
5/30 [011] Com este processo é surpresivamente possível depositar partículas sólidas em uma camada contendo cromo e ao mesmo tempo produzir uma micro-estruturação dessa camada, através do qual a camada resultante apresenta excelentes propriedades de desgaste, resistência a raspagem muita alta, e simultaneamente excelentes propriedades de tribologia, assim como propriedades de emergência.
Descrição das figuras [012] As figuras 1 a 3 mostram imagens de microscopia eletrônica de varredura das camadas estruturadas de partículas sólidas de cromo conforme a invenção;
[013] As figuras 4 e 5 mostram imagens de microscopia eletrônica de varredura para as quais as superfícies das camadas estruturadas de partículas sólidas de cromo foram polidas visando fazer visível a malha de fendas das camadas; Descrição detalhada da invenção [014] Sob o termo elementos de máquina, no contexto da invenção, entende-se aqueles elementos de máquinas que devem ser providos de uma camada estruturada de partículas sólidas de cromo. Neste contexto pode-se tratar de elementos de máquina metálicos e não metálicos.
[015] Se uma camada estruturada de partículas sólidas de cromo deve ser formada sobre um objeto não metálico, então este será feito condutor elétrico através da colocação de uma película metálica fina. O revestimento de acordo com a invenção pode ser utilizado para o revestimento de uma variedade de elementos de máquina, particularmente para o revestimento de peças de máquinas que são submetidas a um desgaste mecânico, particularmente um desgaste por atrito, por exemplo, anéis de pistão, cilindros, pistões, eixos,
Petição 870190047072, de 20/05/2019, pág. 9/40
6/30 árvore de came, vedações, válvulas, rolamentos, cilindros de impressão e rolos de estampagem. Elementos de máquina preferidos são os anéis de pistão, cilindros e pistões para motores de combustão interna, particularmente anéis de pistão.
[016] Para a formação da camada estruturada de partículas sólidas de cromo, o elemento de máquina é colocado no eletrólito e conectado catodicamente. Liga-se uma corrente continua ou uma corrente continua pulsante ao elemento de máquina, por exemplo, uma corrente continua pulsante com uma frequência de até 10 kHz. Na etapa de deposição (b) forma-se conforme a invenção uma malha de fendas e uma microestruturação da camada. Na etapa de inversão da polarização (c) a peça é ligada como ânodo e as micro-fendas expandem-se, de modo que as partículas sólidas depositam-se nas microfendas expandidas. Para isso, as partículas sólidas são preferivelmente mantidas em eletrólitos na suspensão. Isso pode ser conseguido através do ajuste da densidade do eletrólito à densidade da partícula sólida. Ademais, podem ser adicionadas aos eletrólitos substâncias ativas superficialmente. A micro-estrutura da superfície é mantida apesar da etapa de inversão de polarização e o revestimento reúne as propriedades vantajosas de uma camada estruturada de cromo duro com aquelas de uma camada de cromo contendo partículas sólidas. Em uma repetição das etapas (b) e (c) as fendas são fechadas na subsequente etapa de deposição e é precipitada uma outra posição de uma camada de cromo de micro-fendas, cujas fendas são em seguida novamente expandidas e preenchidas com partículas.
[017] Sob a expressão eletrólito, entende-se no
Petição 870190047072, de 20/05/2019, pág. 10/40
7/30 contexto da presente invenção, soluções aquosas cuja condutibilidade elétrica resulta da dissociação eletrolítica de constituintes do eletrólito em íons. Consequentemente, em adição aos componentes mencionados acima e, opcionalmente, aditivos adicionais presentes, o eletrólito tem água residual.
[018] As quantidades dadas dos componentes individuais dos eletrólitos referem-se aos eletrólitos. De acordo com a invenção é utilizado um composto CR(VI). Camadas de cromo de compostos Cr(VI) eletroliticamente precipitadas apresentam mais defeitos de rede em comparação com camadas de cromo formadas de eletrólitos de Cr trivalentes, já que o cromo formado de um eletrólito de cromo hexavalente contém, além do cromo cúbico de corpo centrado, uma grande parte de anidrido de cromo hexagonal, o que é atribuído a uma formação de hidrogênio na deposição galvânica. Isto leva a um maior número e uma maior densidade de defeitos de rede e assim também a uma maior dureza do cromo depositado. Um menor rendimento de corrente fortalece esse efeito. Como composto Cr(VI) é utilizado preferivelmente CrO3, o qual tem-se mostrado particularmente vantajoso para a deposição eletrolítica de cromo.
[019] Preferivelmente, o eletrólito contém um composto Cr(VI) em uma quantidade que corresponde a 150 - 300 g/l de ácido anidrido de cromo (Chromsãureanydrid).
[020] Preferivelmente, ademais, o eletrólito contém 2 - 3 g/l de ácido sulfúrico. Prefere-se que o eletrólito contenha ácido sulfônico alifático com 1 - 6 átomos de carbono em uma quantidade de 6 - 16 g/l. Preferidos são os ácidos sulfônicos alifáticos com 1 - 4 átomos de carbono e, entre eles, são
Petição 870190047072, de 20/05/2019, pág. 11/40
8/30 particularmente preferidos o ácido metanossulfónico, ácido metano dissulfónico e/ou ácido etano dissulfónico. Principalmente, prefere-se o ácido metanossulfónico.
[021] O eletrólito de acordo com a invenção contém menos de 0,5 g/l (grama por litro) de compostos fluorídricos inorgânicos já que estes atrapalham a formação da estrutura da camada segundo a invenção. Sob compostos fluorídricos inorgânicos, no contexto da invenção, entendem-se os compostos fluorídricos que podem se dissociar em meios aquosos, parcialmente ou completamente, em íons de flúor simples (F-) ou em íons de flúor complexos (por exemplo, HF2-, — 2-
BF4 , SiF6 , etc.), particularmente sais de fluor e ácidos inorgânicos contendo fluoreto, como por exemplo, HF, HBF4, H2SiF6 e suas sais, por exemplo, MTF, MTBF4, MI2SiF6, MITF2, Mit(BF4)2, MtiSíF6, onde M1 representa íons alcalinos (Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+) e M11 íons alcalino-terrosos (Be2+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+) . Preferivelmente, o eletrólito contém menos de 0,25 g/l de compostos fluorídricos inorgânicos, particularmente preferível, menos de 0,1 g/l e, mais preferível ainda, menos de 0,05 g/l de compostos fluorídricos inorgânicos.
[022] O eletrólito pode conter, além disso, meios auxiliares de eletrólise e catalisadores comuns, que ajudem na deposição de cromo. Estes podem estar contidos nos eletrólitos em quantidades comumente utilizadas.
[023] A densidade de corrente na etapa de deposição (b) é de 20 - 100 A/dm2, preferivelmente de 30 - 80 A/dm2. Quanto mais alta a densidade de corrente no processo segundo a invenção, mais densa se torna a estruturação, ou seja, mais densas e expandidas se tornam as depressões da camada
Petição 870190047072, de 20/05/2019, pág. 12/40
9/30 estruturada de partículas sólidas de cromo. Durante a etapa de inversão da polarização (c) prefere-se trabalhar com uma densidade de corrente de 5 - 100 A/dm2, particularmente preferível com uma densidade de corrente de 20 - 80 A/dm2. Durante o processo conforme a invenção, a temperatura pode ser de 45 - 95oC, preferivelmente de 50 - 90oC, particularmente preferível de 60 - 80oC.
[024] A duração da deposição é escolhida em dependência da espessura desejada para a camada estruturada de partículas sólidas de cromo, sendo que a camada se torna mais espessa quanto maior é a densidade de corrente e o rendimento de corrente, quanto mais demora a deposição e quanto mais frequentemente são repetidas as etapas (b) e (c). A etapa de deposição (b) é preferivelmente realizada em 5 - 240 minutos. A etapa de inversão da polarização (c) é realizada vantajosamente em 5 - 600 s (segundos), dependendo da densidade de corrente na etapa (c) e da expansão desejada das fendas. Preferivelmente, a etapa de inversão da polarização é realizada em 10 - 300 s, em particular preferíveis são 30 90 s.
[025] Um outro parâmetro de processo importante do processo conforme a invenção é o rendimento de corrente. Para uma deposição eletrolítica, usualmente apenas uma parte da quantidade de corrente utilizada entra na deposição de metal, o resto da quantidade de corrente leva a perdas, de forma que é produzido hidrogênio, principalmente. Sob o termo rendimento de corrente catódico, também denominado como eficiência, entende-se a relação da quantidade de corrente fornecida para deposição de metal e a quantidade de corrente utilizada. Por exemplo, se se utilizam 100 Ah, dos quais 25
Petição 870190047072, de 20/05/2019, pág. 13/40
10/30
Ah conduzem à deposição de metal e 7 5 Ah apresentam-se como perdas, o rendimento de corrente é de 25%.
[026] No estado da técnica, usualmente, o rendimento de corrente é otimizado na direção do rendimento de corrente mais alto possível. O rendimento de corrente para a deposição de camadas de cromo eletrolíticas, no estado da técnica, usualmente é de aproximadamente 15%, frequentemente também em torno de 20%. No processo de acordo com a invenção, por outro lado, tem-se evidenciado necessário um rendimento de corrente mais baixo que para a formação de estrutura da camada de acordo com a invenção. O rendimento de corrente catódico é segundo a invenção de 12% ou menor. Se o rendimento de corrente é maior a estruturação desejada da camada de cromo duro não é alcançada. O rendimento de corrente do processo de acordo com a invenção é de preferivelmente 8 - 12%.
[027] A camada de partículas sólidas de cromo, ela própria, pode consistir de várias camadas, as quais são colocadas sucessivamente uma após a outra, enquanto a etapa de deposição (b) e a etapa de inversão de polarização (c) são repetidas. Quando várias camadas são colocadas e, portanto, partículas são inseridas nas fendas das camadas individuais, pode-se conseguir um revestimento que apresenta uma melhor distribuição das partículas sólidas no revestimento e em toda a espessura, assim como também sobre sua superfície, já que as fendas não sempre se formam nas mesmas posições.
[028] Para conseguir uma distribuição o mais uniforme possível das fendas e com isso das partículas sólidas na camada de acordo com a invenção, as etapas (b) e (c) são então repetidas, de acordo com o objetivo de aplicação e a espessura da camada estruturada de partículas sólidas de
Petição 870190047072, de 20/05/2019, pág. 14/40
11/30 cromo desejadas tem-se evidenciado vantajosos realizar de 1 100 repetições, ou seja, 2 - 101 ciclos das etapas (b) e (c). Toda a camada estruturada de partículas sólidas de cromo tem, segundo o objetivo de uso, uma espessura de camada de aproximadamente 20 - 800 pm. Preferíveis são espessuras de camada de 30 - 500 pm, particularmente preferível são 50 300 pm.
[029] Em uma forma de concretização preferida do processo de acordo com a invenção, o processo termina com uma etapa da deposição eletrolítica de cromo, para fechar novamente as microfendas expandidas na etapa de inversão da polarização (c) e enchidas com partículas sólidas, e assim fixar as partículas sólidas. Particularmente preferido é que para finalizar o processo, depois da etapa (c), seja repetida a etapa (b) adicionalmente. Esse processo para a fabricação de uma camada estruturada de partículas sólidas de cromo compreende então as etapas:
(a) um elemento de máquina é submergido em um eletrólito, o qual contém um Cr(VI)-composto em uma quantidade, que corresponde a 100 g/l - 400 g/l de ácido anidrido de cromo (trióxido de cromo), 1 - 8 g/l de ácido sulfúrico, 5 - 18 g/l de ácido sulfônico alifático com 1 - 6 átomos de carbono, partículas sólidas com um tamanho de 0,01 - 10 pm e menos de 0,5 g/l compostos fluorídricos inorgânicos;
(b) uma camada contendo cromo é depositada eletroliticamente sobre o elemento de máquina, sob uma densidade de corrente de 20 - 100 A/dm2 e um rendimento de corrente de 12% ou menor, em seguida;
(c) é invertida a densidade de corrente, com o qual as partículas sólidas depositam-se nas microfendas da camada; e
Petição 870190047072, de 20/05/2019, pág. 15/40
12/30 as etapas (b) e (c) são eventualmente repetidas, e para finalizar a etapa (b) é repetida.
[030] Como descrito acima, a peça a ser cromada é ligada catodicamente pelo eletrólito. Na etapa de deposição (b) forma-se hidrogênio no catodo, ocorre a deposição de metal e o Cr(VI) é reduzido a Cr(III). No ânodo, por outro lado, forma-se oxigênio e ocorre uma oxidação de Cr(III) para Cr(VI). Esta oxidação de Cr(III) para Cr(VI) acontece principalmente em uma camada de superfície PbO2 do ânodo, e forma-se uma determinada relação Cr(III)/Cr(VI) a qual depende de uma serie de parâmetros do processo, particularmente da composição e concentração do eletrólito da densidade de corrente e da relação de superfície do ânodo para catodo (peça). Por exemplo, para condições inalteradas, um ânodo com superfície maior pode levar a um menor conteúdo de Cr(III). O eletrólito para cromagem é utilizado usualmente várias vezes. Para, no inicio do processo com um eletrólito usado recentemente, dispor de um determinado conteúdo de Cr(III), pode ser adicionado ao eletrólito um meio redutor, por exemplo, sacarose.
[031] Para o processo de acordo com a invenção tem-se mostrado particularmente vantajoso para uma deposição rápida e uniforme sobre a peça da camada estruturada de partículas sólidas de cromo que o eletrólito contenha Cr(III) em uma quantidade correspondente a 4 - 16 g/l Cr2O3. Além disso, o processo é em geral mais estável. Particularmente preferível é que o eletrólito contenha Cr(III) em uma quantidade correspondente a 8 - 12 g/l Cr2O3.
[032] Para obter uma alta resistência ao desgaste são utilizadas como partículas sólidas preferivelmente partículas
Petição 870190047072, de 20/05/2019, pág. 16/40
13/30 de material duro. Como partículas de material duro, no contexto desta invenção, entendem-se partículas de materiais que apresentam uma dureza Mohs de 9 ou superior. Entre estes são preferíveis partículas de material duro com uma dureza Mohs de 9,2 - 10 e aquelas com uma dureza Mohs de 9,4 - 10 são particularmente preferidas. A dureza Mohs é determinada segundo os testes de dureza de Mohs conhecidos do estado da técnica.
[033] Partículas de material duro preferidas são aquelas de carboneto de tungstênio, carboneto de cromo, alumina, carboneto de silício, nitreto de silício, carboneto de boro, nitreto de boro cúbico e/ou diamante.
[034] A quantidade de partículas de material duro, que é contida no eletrólito segundo o processo da invenção, pode ser variada em uma ampla faixa. Para isso tem-se mostrado particularmente vantajoso que o eletrólito contenha 0,1 - 200 g/l de partículas de material duro. Particularmente preferível é se ter no eletrólito de 0,5 - 50 g/l de partículas de material duro, e principalmente preferível é se ter no eletrólito de 1 - 20 g/l de partículas de material duro.
[035] O tamanho de grão das partículas de material duro está na faixa de 0,01 até 10 pm, preferivelmente na faixa de 0,01 - 8 pm. Particularmente preferíveis são partículas de material duro com um tamanho de grão na faixa de 0,1 - 5 pm, e na maioria das vezes prefere-se um tamanho de grão de 0,25 - 2 pm. Preferivelmente, aproximadamente 90%, particularmente preferível 95%, das partículas de material duro contidas no eletrólito estão dentro dos limites anteriormente mencionados.
Petição 870190047072, de 20/05/2019, pág. 17/40
14/30 [036] A largura de fenda das fendas produzida na etapa (c) do processo deveria ser maior que o tamanho de partícula e estar preferivelmente acima 0,02 pm, particularmente preferível acima 0,05 pm e, principalmente preferível acima
0,1 pm.
[037] Particularmente preferível é utilizar como partículas de material duro partículas de diamantes, alumina e/ou nitreto de silício. O tamanho preferido de partículas de diamante é de 0, 25 - 0, 45 pm. O tamanho preferido de partículas de alumina e de nitreto de silício é de 0,1 - 5 pm.
[038] Partículas de diamante depositadas possuem a vantagem de que elas conduzem à obtenção de particularmente boas propriedades de deslizamento quando submetidas a cargas térmicas elevadas, como acontece, por exemplo, com anéis de pistão. Sob altas temperaturas, o diamante transforma-se em grafite e quando coincidem altas pressões e uma insuficiência de lubrificante, a temperatura, por exemplo, na superfície do anel de pistão pode se tornar tão alta que acontece a formação de marcas de abrasão (Brandspur).
Sob essas condições as partículas de diamante transformam-se, vantajosamente, em grafite, o qual assume as funções lubrificantes e dessa forma evita-se a formação de marcas de abrasão. Ademais das boas propriedades de emergência quando da insuficiência de lubrificante, as quais são devidas à micro-estruturação, alcançam-se dessa forma propriedade de emergência adicionais para temperaturas elevadas de aproximadamente 700oC ou superiores.
[039] Partículas de diamante depositadas podem ser formadas de diamante mono e/ou policristalino. Como diamantes
Petição 870190047072, de 20/05/2019, pág. 18/40
15/30 policristalinos são alcançados frequentemente os melhores resultados, já que um diamante policristalino apresenta muitos planos de deslizamento devido aos muitos e diferentes cristais. Misturas de partículas sólidas ou partículas de material duro de diferentes tipos e/ou tamanhos podem também ser utilizadas como partículas sólidas ou partículas de material duro.
[040] Além disso, nas fendas na camada de partículas sólidas de cromo podem estar contidas partículas sólidas lubrificantes, partículas sólidas para elevar a ductilidade e/ou a resistência à corrosão. Através do depósito de outras partículas além das partículas de material duro, a camada pode ser ainda mais adaptada à determinada aplicação. Assim, como partículas sólidas lubrificantes podem ser depositadas, adicionalmente nas fendas, partículas, por exemplo, de nitreto de boro hexagonal, grafite e/ou polímero, particularmente de polietileno e/ou politetrafluoroetileno. Para aumentar a ductilidade, podem ser depositados metais dúcteis ou ligas metálicas de Zinco, titânio ou alumínio.
[041] Sob uma camada estruturada de partículas sólidas de cromo, no contexto da invenção, são entendidas não somente camadas de cromo puro e partículas sólidas, mas também camadas de ligas de cromo, particularmente com molibdênio, vanádio e zircônio. A invenção refere-se então também a camadas estruturadas de partículas sólidas e ligas de cromo. Se a camada estruturada de partículas sólidas de cromo não deve ser formada de cromo puro, mas de uma liga, então os elementos de liga devem ser dissolvidos como sais, e depositadas galvanicamente, no eletrólito de cromagem, juntamente com o cromo na forma de uma liga de cromo. Para
Petição 870190047072, de 20/05/2019, pág. 19/40
16/30 isso, deve-se ter na camada de cromo elementos de liga preferivelmente nas quantidades de 0,1 - 30 % por peso (porcentagem por peso), particularmente preferível 0,5 - 15 % por peso. Tais camadas são frequentemente ainda mais resistentes ao desgaste que as camadas de cromo puro.
[042] Para produzir camadas de liga cromo-molibdênio, cromo- vanádio, e/ou cromo-zircônio, as quais são estruturadas e contêm partículas sólidas, em uma forma preferida de concretização podem estar contidos como componentes adicionais, no eletrólito, 10 g/l até 200 g/l de pelo menos um composto formando uma película catódica densa, selecionado entre molibdato de amônio, molibdato alcalino, molibdato terroso, vanadato de amônio, vanadato alcalino, vanadato terroso, zirconato de amônio, zirconato alcalino e zirconato terroso. Como íons alcalinos podem ser utilizados Li+, Na+ e K+. Exemplos de íons terrosos são Mg2+ e Ca2+. O componente mencionado forma na deposição eletrolítica uma película catódica densa, como descrito em WO 2004/050960. Em uma forma de concretização particularmente preferida, o componente é (NH4)6Mo7O24-4 H2O, o qual é particularmente vantajoso para a formação da camada estruturada de partículas sólidas de cromo.
[043] Quando se deve produzir uma camada de partículas sólidas de cromo não ligada com molibdênio, vanádio ou zircônio, o eletrólito preferivelmente não contém nenhum dos compostos formadores de película catódica mencionados acima. Em uma outra forma de concretização preferida, o eletrólito
não contém, então, nenhum composto selecionado entre
molibdato de amônio, molibdato alcalino, molibdato terroso,
vanadato de amônio, vanadato alcalino, vanadato terroso,
Petição 870190047072, de 20/05/2019, pág. 20/40
17/30 zirconato de amônio, zirconato alcalino e zirconato terroso.
[044] Se a camada estruturada de partículas sólidas de cromo consiste de pelo menos duas camadas, então as camadas individuais podem apresentar diferentes alturas ou componentes de liga completamente diferentes. Isto pode ser escolhido apropriadamente segundo o requerimento da camada ou do elemento de máquina a ser revestido.
[045] Se a camada estruturada de partículas sólidas de cromo é formada de modo tal que as pelo menos duas camadas de cromo de revestimento apresentam uma estrutura cristalina diferente, então as propriedades de resistência da camada podem ser melhoradas ainda mais. Por isso, para a produção de pelo menos um revestimento de cromo duro, o cromo do eletrólito é depositado no elemento de máquina conectado como catodo, de forma que no revestimento de cromo segundo a densidade de corrente são depositados vários revestimento de cromo duro com forma de cristalização diferente. Apos uma fase de deposição de um revestimento, o elemento de máquina é conectado como ânodo, de modo que a malha de fendas no cromo duro se expande e é preenchida com as partículas sólidas. Para isso, as camadas de diferentes estruturas cristalinas são depositadas preferivelmente de forma alternada.
[046] A invenção refere-se ainda a uma camada estruturada de partículas sólidas de cromo que pode ser obtida de acordo com o processo descrito acima.
[047] A camada estruturada de partículas sólidas de cromo de acordo com a invenção apresenta uma malha de fendas, em cujas fendas são depositadas partículas sólidas, a densidade de fenda é de 10 - 250/mm, o tamanho de grão das partículas sólidas está na faixa de 0,01 - 10 pm, a porção de partículas
Petição 870190047072, de 20/05/2019, pág. 21/40
18/30 sólidas em toda a camada é de 1 - 30% por volume e a camada estruturada de partículas sólidas de cromo apresenta depressões na superfície da camada, sendo que porção de superfície das depressões é de 5 - 50%.
[048] Sob uma micro-estruturação, no contexto da invenção, entende-se uma estruturação microscópica na ordem de grandeza dos pm. A superfície compreende regiões protuberantes (porcentagem de área de superfície) e regiões mais profundas (depressões, vales). Ao contrário de outras estruturas conhecidas do estado da técnica que apresentam uma construção cônica com esferas sobrepostas, a estrutura da camada segundo a invenção pode ser editada como estrutura com depressões em forma de ilhas. As depressões têm preferivelmente forma de copos e/ou labirintos e/ou colunas. Esta micro-estrutura tem-se mostrado particularmente resistente ao desgaste, à abrasão e à corrosão, e mostra uma excelente capacidade de retenção de lubrificante da superfície, a qual resulta em excelentes propriedades emergentes e de deslizamento. A capacidade de retenção de lubrificante da superfície é causada essencialmente através da micro-estruturação particular, em cujas depressões é fixado algum lubrificante, e não pela malha de fendas da camada, pois as fendas são fechadas no decorrer do processo e não podem receber nenhuma quantidade, ou somente quantidades insignificantes, de meio lubrificante.
[049] Para alcançar uma elevada resistência ao desgaste e à abrasão da camada segundo a invenção, tem-se mostrado vantajosa uma quantidade de partículas sólidas na camada estruturada de partículas sólidas de cromo de 1 até 30% por volume (porcentagem por volume). Preferivelmente, a
Petição 870190047072, de 20/05/2019, pág. 22/40
19/30 porcentagem de partículas sólidas na camada de partículas sólidas de cromo é de 1 - 20% por volume, particularmente preferível de 2 até 10% por volume, em relação ao volume de toda a camada de partículas sólidas de cromo.
[050] Ademais tem-se revelado vantajoso, quando a densidade de fenda é de 10 - 250 /mm, uma vez que assim é conseguida uma distribuição vantajosa das partículas sólidas na camada de acordo com a invenção. A densidade de fenda é o número de fendas, que corta em media uma linha de 1 mm. Particularmente preferível são densidades de fenda de 30 200/mm e principalmente, são preferidas densidades de fenda de 50 - 100/mm. Preferivelmente, a malha de fenda estende-se por toda a camada de partículas sólidas de cromo de acordo com a invenção.
[051] A porcentagem de superfície das depressões é, segundo a invenção, de 5 - 80%. A porcentagem de superfície das depressões é determinada em uma vista superior sobre a superfície da camada de acordo com a invenção (ver figuras 1 - 3) através da determinação da porcentagem de superfície que consiste de depressões, em relação à superfície total. Como particularmente vantajosas têm-se mostrado micro-estruturas para as quais a porcentagem de superfície das depressões é de 10 - 70%, particularmente 15 - 60%. Uma porcentagem de superfície das depressões mais elevada pode surgir a partir de um número maior de depressões individuais por unidade de superfície da superfície ou através de depressões individuais expansivas ou de depressões que se unem entre si. Para depressões que se unem entre si surgem estruturas labirínticas, como pode ser visto na figura 1. A superfície total é a soma da superfície das depressões e da superfície
Petição 870190047072, de 20/05/2019, pág. 23/40
20/30 da área de contato (área de superfície). A área de contato da superfície é então de 20 - 95%, preferivelmente de 30 - 90% e particularmente preferível de 40 - 85%.
[052] A camada de partículas sólidas de cromo de acordo com a invenção apresenta estruturas em microrregião. Tem-se mostrado como vantajoso quando a camada de acordo com a invenção apresenta por milímetro quadrado (mm )de superfície, em média, de 3 até 100 depressões com uma expansão máxima de mais de 30 pm. A expansão máxima de uma depressão é o tamanho máximo de uma depressão, medido de canto a canto de uma depressão, sendo o canto de uma depressão a transição da região protuberante para a região em recesso (depressão). Nas figuras 1 - 3 pode-se reconhecer esta transição na coloração mais clara. Por exemplo, uma depressão com uma expansão (tamanho) de 10 pm de largura e 40 pm de comprimento cairia sob a definição anterior de depressões com uma expansão máxima de mais de 30 pm, enquanto que uma depressão com uma largura de 20 pm e um comprimento de 20 pm não satisfaz essa definição. Para estruturas labirínticas como são mostradas na figura 3, a expansão máxima é medida sobre uma linha de um extremo ao outro extremo da depressão labiríntica.
[053] Preferivelmente, o número médio de depressões com uma expansão máxima de mais de 30 pm é de 5 - 90/mm2 de superfície, particularmente preferível de 8 - 80/mm2 de superfície e, principalmente preferível de 12 - 60/mm2 de superfície. Ainda prefere-se que a porcentagem de superfície das depressões com uma expansão máxima de mais de 30 pm seja de 5 - 80%, em relação à superfície total da camada estruturada de partículas sólidas de cromo. Particularmente preferível é que a porcentagem de superfície das depressões
Petição 870190047072, de 20/05/2019, pág. 24/40
21/30 com uma expansão máxima de mais de 30 pm seja de 10 - 70%, particularmente de 15 - 60%. As depressões com uma expansão máxima de mais de 30 pm apresentam preferivelmente uma profundidade de mais de 3 pm, particularmente preferível de mais de 5 pm e principalmente preferível de mais de 10 pm.
[054] Em uma forma preferida de concretização, a distância mínima média entre depressões vizinhas é de 10 150 pm. Sob o termo distância mínima média entre depressões vizinhas entende-se a média das distancias menores entre depressões vizinhas. A distância é, portanto a distância do canto de uma depressão ao canto de uma próxima depressão.
[055] A malha de fendas da camada de acordo com a invenção consiste de micro-fendas, termo sob o qual entendese, no contexto da invenção, fendas microscópicas em uma ordem de grandeza de nm até pm, particularmente fendas cuja largura de fenda está na faixa de aproximadamente 0,01 - 20 pm.
[056] Através de cauterização eletrolítica ou química da camada de acordo com a invenção pode ser determinada também uma porcentagem de superfície das fendas. Como a porcentagem de superfície depende, entretanto, da intensidade e da duração do processo de cauterização, a porcentagem de superfície das fendas pode variar em uma faixa ampla e ser usualmente de 2 - 30%.
[057] Além disso, para a camada estruturada de partículas sólidas de cromo de acordo com a invenção, as configurações adequadas, preferidas e particularmente preferidas descritas em relação com o processo de acordo com a invenção são eventualmente apropriadas, preferidas e particularmente preferidas.
Petição 870190047072, de 20/05/2019, pág. 25/40
22/30 [058] A invenção refere-se também a um elemento de máquina revestido, particularmente a um anel de pistão, com uma superfície compreendendo uma camada estruturada de partículas sólidas de cromo, depositadas na superfície. Para o elemento de máquina revestido, as configurações adequadas, preferidas e particularmente preferidas acima descritas são eventualmente adequadas, preferidas e particularmente preferidas. O elemento de máquina revestido de acordo com a invenção apresenta as vantagens descritas acima em relação com a camada estruturada de partículas sólidas de cromo de acordo com a invenção.
[059] A camada estruturada de partículas sólidas de cromo da presente invenção pode ser colocada imediatamente sobre um elemento de máquina ou sobre outras várias camadas, que tenham sido depositadas anteriormente sobre o elemento de máquina.
[060] Sob uma camada colocada sobre uma superfície ou uma camada entende-se, no contexto da presente invenção, que tanto uma camada depositada diretamente à superfície quanto a camada, e também uma camada aplicada em uma camada intermediária. Uma camada C colocada sobre uma camada A está presente, portanto, tanto em uma construção de camada A, C como também em uma construção de camada A, B, C, sendo B a camada intermediária e A, a camada voltada para o elemento de máquina.
[061] Por exemplo, uma camada de cromo comum, uma camada de cromo dura estruturada de (sem partículas sólidas) ou uma camada de partículas sólidos de cromo não-estruturado pode ser encontrada abaixo da camada de cromo estruturado de acordo com a invenção. Como camada estruturada de cromo duro
Petição 870190047072, de 20/05/2019, pág. 26/40
23/30 pode ser colocada, por exemplo, uma camada estruturada de cromo duro como a descrita em WO 2004/050960 A1 ou em WO
2005/108648 A2 e como camada não estruturada de partículas sólidas de cromo, uma camada como a descrita em EP 0217126 A1 ou em WO 2001/004386 A1.
[062] Sobre a camada estruturada de partículas sólidas de cromo de acordo com a invenção podem ser colocadas uma ou várias camadas. Para isto são consideradas também as camadas descritas acima, particularmente uma camada de cromo duro livre de partículas e uma camada não estruturada de partículas sólidas de cromo.
[063] Sobre a camada estruturada de partículas sólidas de cromo de acordo com a invenção pode ser colocada uma camada de entrada, a qual facilite a entrada do elemento de máquina. Isto é particularmente preferido na utilização da camada segundo a invenção em anéis de pistão, já que a fase de entrada do anel de pistão pode ser encurtada e o consumo de óleo, assim como as emissões durante o tempo de entrada do motor podem ser reduzidas.
[064] Camadas de entrada particularmente preferidas são camadas de PVD e CVD.
[065] Sob uma camada de PVD, no contexto desta invenção, entende-se uma camada depositada sobre um elemento de máquina através de PVD (Physical Vapor Deposition: deposição física a vapor). Processos PVD são conhecidos dos especialistas da técnica. Neles, o material de saída da camada é vaporizado através da emissão de laser, íons ou elétrons ou através de descarga de arco, a maioria das vezes sob pressão reduzida em aproximadamente 1 - 1000 Pa, e a camada PVD é formada através da condensação do vapor de material sobre o substrato. Caso
Petição 870190047072, de 20/05/2019, pág. 27/40
24/30 necessário pode-se adicionar também um gás de processo apropriado.
[066] Sob uma camada CVD, no contexto desta invenção, entende-se uma camada depositada sobre um elemento de máquina através de CVD (Chemical Vapor Deposition: deposição química a vapor). Os processos CVD são conhecidos dos especialistas da técnica. Em um processo CVD, é depositado um sólido a partir da fase gasosa sobre uma superfície aquecida de um substrato através de uma reação química. Na regra, processo CVD são realizados também sob pressão reduzida em aproximadamente 1 - 1000 Pa.
[067] Como camadas PVD ou CVD são adequadas, de acordo com a invenção, todos os revestimentos obtidos através de processo PVD ou CVD. Camadas PVD ou CDV preferidas são as camadas DLC (Diamant like Carbon). Estas são camadas depositáveis de carbono amorfo, obtidas através de processos PVD ou CDV de um gás contendo carbono. Estas podem ser depositadas particularmente através de métodos PVD ou PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition). Ademais, preferivelmente as camadas PVD ou CVD compreendem ligas de nitreto de titânio ou ligas de nitreto de cromo, particularmente nitreto de titânio de formula TiNX, ligas de nitreto de titânio da formula TiNXAY, nitreto de cromo da formula CrNX e ligas de CrNX e ligas de nitreto de cromo de formula CrNXAY, onde A é para carbono (C) , boro (B) , oxigênio (O) e/ou elementos formadores de material duro como por exemplo, silício (Si), vanádio (V) , nióbio (Nb), tungstênio (W), alumínio (Al), tântalo (Ta), zircônio (Zr), etc. e x e y tem valores, independente um do outro, de 0,3 - 1,2, particularmente preferível 0,5 até 1. Por exemplo, podem ser
Petição 870190047072, de 20/05/2019, pág. 28/40
25/30 utilizados nitreto de titânio (TiNX) , carbonitreto de titânio (TiCYNX) , oxinitreto de titânio (TiOYNX) , nitreto de titânio alumínio (TiAlYNX) , nitreto de cromo (CrNX) , carbonitreto de cromo (CrCYNX) , oxinitreto de cromo (CrOYNX) , nitreto de cromo alumínio (CrAlYNX) , ou também ligas de vários elementos como por exemplo, nitreto de cromo alumínio silício, nitreto de cromo alumínio zircônio ou nitreto de cromo alumínio silício zircônio, particularmente aqueles de formula CrAlaSibNX, CrAlaZrbNX ou CrAlaSibZrcNX, onde a, b, c e x têm valores, independente um do outro, de 0,1 até 1,5, preferivelmente de 0,1 - 1,2, particularmente preferível de 0,2 - 1. No arranjo de várias camadas de acordo com a invenção, os compostos de nitreto de cromo que pode conter os elementos adicionais
acima citados são, particularmente, usados como camada PVD ou
CVD. Particularmente, de preferência, a camada PVD ou CVD
consiste dos compostos mencionados acima.
[068] A espessura de camada da camada PVD ou CVD é
preferivelmente de 5 - 80 pm, particularmente preferível de 5 - 60 pm e mais particularmente preferível de 10 - 30 pm. Como a camada PVD ou CVD é colocada sobre uma camada estruturada, entende-se sob uma camada PVD ou CVD, no contexto desta invenção, também um material depositado por PVD ou CVD, o qual preencha completamente ou parcialmente as depressões da camada estruturada que fica embaixo, e que revista a camada estrutura que fica acima, visando formar um revestimento completo. A espessura de camada é em último caso, o valor médio da altura do enchimento das depressões.
[069] Particularmente preferido é um revestimento pelo menos duplo, o qual compreende a camada estruturada de partículas sólidas de cromo de acordo com a invenção e a
Petição 870190047072, de 20/05/2019, pág. 29/40
26/30 camada de entrada acima dela.
[070] Após introduzir um tal revestimento de pelo menos duas camadas, a superfície é formada das elevações da camada estruturada de partículas sólidas de cromo e das partículas sólidas, assim como da camada de entrada remanescente nas depressões da estruturação e assim, são alcançadas propriedades particularmente vantajosas da camada então obtida.
[071] Entende-se que as características mencionadas anteriormente e as características a serem explicadas mais adiante são aplicáveis não só nas combinações dadas, mas também em outras combinações ou em uma única, sem abandonar o escopo da presente invenção.
[072] Os exemplos seguintes explicam a invenção.
Exemplo 1:
[073] Um eletrólito de composição:
Ácido anidrido de cromo
Ácido sulfúrico
Ácido metanossulfônico
Partícula de diamante (policristalino, tamanho de Exemplo 2:
[074] Um eletrólito de composição:
Ácido anidrido de cromo
Ácido sulfúrico
Ácido metanossulfônico Partícula de diamante (policristalino, tamanho de cromo é fabricado com a seguinte
200 g/l
3,0 g/l
9,5 g/l g/l
0, 2 5 - 0, 4 5 pm) cromo é fabricado com a seguinte
300 g/l
6,0 g/l g/l g/l
0, 2 5 - 0, 4 5 pm)
Petição 870190047072, de 20/05/2019, pág. 30/40
27/30 [075] Anéis de pistão são submergidos, segundo a prémanipulação usual, em um eletrólito e para 70oC, submetidos ao seguinte programa de corrente:
Etapa 1 40 min 40 A/dm2 (conexão catódica)
Etapa 2 3 min 15 A/dm2 (conexão como ânodo)
Etapa 3 40 min 40 A/dm2 (conexão catódica)
[076] O rendimento de corrente é de 8% nas etapas 1 e 3.
O conteúdo de Cr(III) corresponde a 9 g/l Cr2O3. As etapas 1
e 2 são repetidas cinco vezes.
Exemplo comparativo 1:
[077] Fabricação de uma camada estruturada de cromo duro segundo a WO 2004/050960 A1.
[078] Um eletrólito de cromo é fabricado com a seguinte composição:
Ácido anidrido de crom o CrO3 250 g/l
Ácido sulfúrico H2SO4 2,5 g/l
Ácido metanossulfônico 4 g/l
(NH4) 6Mo7O24'4H2O 100 g/l
[079] Um anel de pistão é submergido, segundo a pré-
manipulação usual, em um eletrólito e é revestido, a 55oC,
com 4 0 A/dm2 por 30 min, com um rendimento de corrente
catódica de 8,5%.
[080] O anel de pistão apresenta, após o tratamento, uma camada estruturada de cromo. Essa camada de cromo, nas regiões de superfície protuberantes (área de contato), é brilhante e nas depressões da estrutura encontra-se película catódica de cor castanha.
Exemplo comparativo 2:
[081] Revestimento com uma camada de cromo diamante não estruturada segundo WO 2001/004386 A1.
Petição 870190047072, de 20/05/2019, pág. 31/40
28/30 [082] Um anel de pistão é submergido em um eletrólito que contém os seguintes componentes:
250 g/l CrO3 ácido de cromo
1,5 g/l H2SO4 ácido sulfúrico g/l K2SiF6 hexafluorosilicato de potássio [083] Nele são dispersadas, através de agitação, 50 g/l de partículas de diamante mono-cristalino com um tamanho médio de grão de 0,2 até 0,4 pm e mantidos na suspensão durante a cromagem. A cromagem ocorre a uma temperatura de 60oC. Para isso, o anel de pistão a ser cromado é conectado catodicamente em um primeiro estágio e durante 8 minutos cromado com uma intensidade de corrente de 65 A/dm2 e um rendimento de corrente de 23%. Em um segundo estágio, inverte-se a polarização e, através da conexão como ânodo do elemento de máquina durante um minuto com uma intensidade de corrente de 60 A/dm2, a malha de fendas da camada de cromo anteriormente depositada é expandida e enchida com partículas de diamante. Este ciclo, isto é durante 8 minutos cromagem
catódica e durante 1 minuto cauterização como ânodo, é
repetido em um total de cinco vezes.
Exemplo comparativo 3
[084] Camada estruturada de cromo duro com camada de
cromo com partículas de diamante arranjadas sobre ela.
[085] Segundo a instrução anterior de acordo com o
exemplo comparativo 1, um anel de pistão é primeiramente
provido de uma camada estruturada de cromo duro e em seguida,
segundo a instrução anterior de acordo com o exemplo
comparativo 2, de uma camada não estruturada de cromo com partículas de diamante. A camada de cromo com partículas de diamante recebe parcialmente a estrutura da camada de cromo
Petição 870190047072, de 20/05/2019, pág. 32/40
29/30 duro que fica embaixo.
[086] Finalmente foram determinadas a resistência à abrasão, a resistência ao desgaste e a capacidade de deslizamento dos respectivos anéis de pistão. Para isso, os anéis de pistão foram deixados funcionando sob condições motorizadas em uma estação de teste de motor por 1000 horas em um turbo-motor a diesel de 6 cilindros com carga total. A resistência à abrasão e ao desgaste foram determinadas com ajuda de máquinas de teste de simulações (medidor de abrasão da marca Plint e medidor de desgaste da marca Plint). A capacidade de deslizamento foi medida por meio da topologia da superfície dos anéis de pistão revestidos. Na tabela, ++ significa muito bom, + bom e 0 regular.
[087] Tabela: resistência à abrasão, ao desgaste, capacidade de deslizamento e emergencial de anéis de pistão revestidos.
Revestimento Resistência à abrasão Resistência ao desgaste Capacidade de deslizamento
Camada estruturada de cromo duro (Exemplo comparativo 1) 50% 25% ++
Camada não estruturada de cromo com partículas de diamante (Exemplo comparativo 2) 75% 100% 0
Camada estruturada de cromo duro + camada de cromo com partículas de diamante (Exemplo comparativo 3) 75% 100% +
Camada estruturada de cromo com partículas de diamante (exemplo 1) 100% 100% ++
[088] Como pode ser observado a partir da tabela acima, a camada estruturada de cromo com partículas de diamante, de
Petição 870190047072, de 20/05/2019, pág. 33/40
30/30 acordo com a invenção, segundo o exemplo 1, apresenta o excelente baixo desgaste, ou seja, a muito boa resistência ao desgaste de uma camada de cromo com partículas de diamante e mostra ainda excelentes resistências à abrasão e a muito boa capacidade de deslizamento de uma camada estruturada de cromo duro.

Claims (9)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Camada estruturada de partículas sólidas de cromo, com uma malha de fendas na qual são depositadas partículas sólidas, caracterizada pelo fato de a densidade de fenda ser de 10 250 mm, o tamanho de grão das partículas sólidas estar na faixa de 0,01 - 10 pm, a proporção de partículas sólidas em toda a camada ser de 1 - 30% em volume e a camada estruturada de partículas sólidas de cromo ter uma microestrutura com depressões na superfície da camada, sendo que a proporção da área superficial contabilizada por depressão é de 5 - 80%, e a camada ter, por mm de área superficial, em média de 3 a 100 depressões com uma expansão máxima maior que 30 pm.
  2. 2. Camada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de as depressões com uma expansão máxima de mais de 30 pm representarem uma proporção da área superficial de 5 80% em relação a área superficial total e uma profundidade de mais de 5 pm.
  3. 3. Camada, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de as partículas sólidas serem partículas de material duro com uma dureza Mohs de 9 ou superior.
  4. 4. Camada, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizada pelo fato de as partículas sólidas serem partículas de diamante com um tamanho de 0,25 - 0,45 pm.
  5. 5. Camada, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizada pelo fato de a microestrutura da superfície ter a forma de copos e/ou labirinto e/ou coluna.
  6. 6. Processo para fabricação de uma camada estruturada de partículas sólidas de cromo, conforme definida nas reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de compreender
    Petição 870190047072, de 20/05/2019, pág. 35/40
    2/3 as etapas:
    (a) introduzir um elemento de máquina em um eletrólito, o qual contém: um composto Cr(VI), em uma quantidade que corresponde a 100 g/l - 400 g/l de ácido anidrido de cromo, 1
    - 8 g/l de ácido sulfúrico; de 5 - 18 g/l de ácido sulfônico alifático com 1 - 6 átomos de carbono; partículas sólidas com um tamanho de 0,01 - 10 pm; e menos que 0,5 g/l de compostos fluorídricos inorgânicos;
    (b) uma camada contendo cromo e depositada sobre o elemento de máquina eletroliticamente, com uma densidade de corrente de 20 - 100 A/dm2 e um rendimento de corrente de 12% ou menor, em seguida;
    (c) a direção de corrente ser invertida, de modo que as partículas sólidas se depositam nas microfendas da camada; e as etapas (b) e (c) sejam, eventualmente, repetidas.
  7. 7. Processo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de, ao final do processo, adicionalmente, após a etapa (c), a etapa (b) é, opcionalmente repetida.
  8. 8. Processo, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de o eletrólito conter, adicionalmente, Cr(III) em uma quantidade que corresponde a 4
    - 16 g/l de Cr2O3.
  9. 9. Elemento de máquina revestido, particularmente o anel de pistão, com uma superfície compreendendo uma camada estruturada de partículas sólidas de cromo, conforme definida nas reivindicações 1 a 5, dito elemento sendo caracterizado pelo fato de a camada estruturada de partículas sólidas de cromo ser depositada sobre a superfície e, eventualmente, compreender ainda pelo menos uma camada arranjada abaixo da camada estruturada de partículas sólidas de cromo e/ou pelo
    Petição 870190047072, de 20/05/2019, pág. 36/40
    3/3 menos uma camada arranjada acima da camada estruturada de partículas sólidas de cromo.

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5743883B2 (ja) 構造化クロム固体粒子層およびその生産方法
Attarzadeh et al. New promising ceramic coatings for corrosion and wear protection of steels: a review
US5811194A (en) Method of producing oxide ceramic layers on barrier layer-forming metals and articles produced by the method
KR101285485B1 (ko) 금속의 전해 세라믹스 코팅방법, 금속의 전해 세라믹스 코팅용 전해액 및 금속재료
US6503642B1 (en) Hard-chrome plated layer
US8277953B2 (en) Production of structured hard chrome layers
Li et al. Composite coatings prepared by combined plasma electrolytic oxidation and chemical conversion routes on magnesium-lithium alloy
US20100282613A1 (en) Methods for tailoring the surface topography of a nanocrystalline or amorphous metal or alloy and articles formed by such methods
Ved’ et al. Functional properties of Fe− Mo and Fe− Mo− W galvanic alloys
Karakurkchi et al. Electrodeposition of iron–molybdenum–tungsten coatings from citrate electrolytes
US20160376690A1 (en) Phosphating or anodizing for improved bonding of thermal spray coating on engine cylinder bores
JP3873025B2 (ja) クロム合金を析出させる方法
WO2012065481A1 (zh) 耐腐蚀处理组合物、材料及其制造方法
JP2009099853A (ja) 高耐食性ｒ−ｔ−ｂ系希土類磁石
DE102007038188B4 (de) Verschleißfest beschichteter Kolbenring und Verfahren zu dessen Herstellung
BRPI0907065B1 (pt) Camada estruturada de partículas sólidas de cromo, processo para fabricação de uma camada estruturada de partículas sólidas de cromo e elemento de máquina revestido
Yerokhin et al. Anodising of light alloys
JP2003526015A (ja) 軽金属表面に金属層を施与するための方法
Nie et al. Self-lubricating micro-arc oxidized polytetrafluoroethylene composite coating on rivet steel for improve corrosion/wear resistance
Jones Corrosion of Electroplated Hard Chromium
JP2000045096A (ja) 自己潤滑性アルマイト皮膜の製造方法
Dorneles et al. Tribological and corrosion behavior of PEO coatings on AA 2024‐T3 aluminum alloy obtained with optimized electrical parameters under low current densities
Sobol et al. V. Belozerov
PL241261B1 (pl) Sposób otrzymywania powłoki hybrydowej na stopie magnezu i powłoka hybrydowa na stopie magnezu
JP2004197203A (ja) 耐食性亜鉛めっき鋼板およびその製造方法