BRPI1107120A2

BRPI1107120A2 - revestimentos resistentes À corrosço e ao desgaste

Info

Publication number: BRPI1107120A2
Application number: BRPI1107120-6A
Authority: BR
Inventors: Hongbo Ding
Original assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2011-09-26
Publication date: 2013-02-05
Also published as: GB2484195A; US20120077058A1; US8445117B2; CN102416532A; GB201116667D0; DE102011114080A1

Abstract

REVESTIMENTOS RESISTENTES À CORROSçO E AO DESGASTE. A presente invenção revela revestimentos resistentes à corrosão e ao desgaste que compreendem partículas duras e um aditivo de formação de ligas disperso em uma matriz de liga à base de níquel. O aditivo de formação de ligas compreende, pelo menos, um dentre molibdênio ou cobre. O revestimento não inclui partículas de carboneto de tungstênio aglutinadas por cobalto.

Description

"REVESTIMENTOS RESISTENTES À CORROSÃO E AO DESGASTE" CAMPO DA INVENÇÃO

A invenção refere-se a revestimentos e diz respeito, mais particularmente, aos revestimentos resistentes ao desgaste que têm resistência aprimorada contra corrosão, e a um método de fabricação dos mesmos.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Desgaste e corrosão são dois fatores que atuam para reduzir o tempo de vida útil do equipamento. Uma solução para aumentar a resistência ao desgaste nas ferramentas ou equipamentos é a aplicação, sobre uma superfície externa de uma ferramenta, de um recobrimento resistente ao desgaste, a fim de conferir-lhe mais proteção. Embora auxilie a aumentar o tempo de vida útil da ferramenta, protegendo-a contra as condições de desgaste, esta ainda fica suscetível a um tempo menor de funcionamento, devido a ambientes corrosivos a que é exposta. Visando aumentar o tempo de vida útil do equipamento utilizado em tais ambientes, é desejável obter-se um revestimento que seja resistente à corrosão e resistente ao desgaste em ambientes, por exemplo, altamente corrosivos, como os ambientes ácidos.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção apresenta um artigo que compreende um substrato e um revestimento resistente à corrosão e ao desgaste com brasagem sobre, pelo menos, uma porção do substrato. O revestimento pode incluir partículas duras e um aditivo de formação de ligas disperso em uma matriz de liga à base de níquel. O aditivo de formação de ligas pode incluir, pelo menos, um dentre o molibdênío ou o cobre. O aditivo de formação de ligas pode incluir molibdênío e cobre. O revestimento pode incluir a partir de cerca de 2 a 4 % em peso de molibdênío do peso total do revestimento e/ou pode incluir a partir de cerca de 1 a 3 % em peso de cobre do peso total do revestimento. As partículas duras podem incluir partículas macro-cristalinas de carboneto de tungstênio e partículas não macro- cristalinas de carboneto de tungstênio. As partículas não macro-cristalinas de carboneto de tungstênio podem ter um tamanho a partir de cerca de 2 a 5 pm. O revestimento pode incluir a partir de cerca de 40 a 70 % em peso de partículas macro-cristalinas de carboneto de tungstênio do peso total do revestimento. O revestimento não inclui partículas de carboneto de tungstênio aglutinadas por cobalto. O revestimento pode ter uma espessura a partir de cerca de 0,00762 cm (0,003 polegadas) a cerca de 0,254 cm (0,100 polegadas). O substrato pode ser carbono e aços em liga, níquel, aço inoxidável, cobalto, ligas à base de níquel e ligas à base de cobalto. Um aspecto da presente invenção apresenta um revestimento resistente à corrosão

e ao desgaste que inclui partículas duras e um aditivo de formação de ligas disperso em uma matriz de liga à base de níquel, sendo que o aditivo de formação de ligas compreende, pelo menos, um dentre molibdênio ou cobre e o revestimento não inclui partículas de carboneto de tungstênio aglutinadas por cobalto. As partículas duras podem incluir a partir de cerca de 40 a 70 % em peso de partículas macro-cristalinas de carboneto de tungstênio e a partir de cerca de 5 a 30 % em peso de partículas de carboneto de tungstênio com tamanho a partir de cerca de 2 a 5 Mm. As partículas duras podem incluir a partir de cerca de 40 a 50 % em peso de partículas macro-cristalinas de carboneto de tungstênio e a partir de cerca de 10 a 20 % em peso de partículas de carboneto de tungstênio com tamanho a partir de cerca de 2 a 5 μιτι. O aditivo de formação de ligas pode incluir até 10 % em peso de peso total do revestimento e pode incluir, adicionalmente, cerca de 2 a 4 % em peso de molibdênio e a partir de cerca de 1 a cerca de 3 % em peso de cobre. O revestimento pode compreender 40 a 70 % em peso de carboneto de tungstênio macro-cristalino; 5 a 30 % em peso de partículas de carboneto de tungstênio tendo um tamanho de 2 a 5 μιη; 2 a 4 % em peso de molibdênio, 1 a 3 % em peso de cobre, 1 a 5 % em peso de bóro, 0 a 20 % em peso de cromo, até 50% em peso de níquel, até 1 % em peso de tungstênio e menos do que 2 % em peso de impurezas como ferro.

Adicionalmente, outro aspecto da presente invenção apresenta um método de revestimento de um substrato. O método inclui a aplicação de uma película sobre um substrato e o aquecimento da película e do substrato para formar sobre o mesmo um revestimento com brasagem. A película pode incluir uma liga para carga à base de níquel, partículas duras e o aditivo de formação de ligas que compreende, pelo menos, um dentre molibdênio e cobre. No método, o aquecimento da película e do substrato inclui a fusão da liga para carga à base de níquel até formar o revestimento com brasagem sobre o substrato. As partículas duras podem incluir partículas macro-cristalinas de carboneto de tungstênio e partículas não macro-cristalinas de carboneto de tungstênio. O aditivo da formação de ligas pode incluir a partir de 2 a 4 % em peso de molibdênio e de 1 a 3 % em peso de cobre. As partículas duras compreendem a partir de cerca de 40 a 70 % em peso de partículas macro-cristalinas de carboneto de tungstênio e a partir de cerca de 5 a 30 % em peso de partículas de carboneto de tungstênio de 2 a 5 pm.

Estes e outros aspectos da presente invenção tornar-se-ão mais claros a partir da descrição a seguir.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Fig. 1 é uma imagem de microscopia óptica de uma microestrutura de um revestimento da invenção.

A Fig. 2 é uma imagem de microscopia eletrônica da microestrutura do revestimento da Fig. 1.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE PREFERIDA

Antes de serem descritos os presentes métodos e materiais, deve-se ter em mente que esta divulgação não se limita às metodologias e materiais específicos como descritos, visto que podem variar. Compreender-se-á que a terminologia empregada nesta descrição destina-se a revelar apenas versões ou modalidades particulares não tendo a intenção de limitar o escopo. Por exemplo, conforme o uso na presente invenção e nas reivindicações em anexo, os artigos definidos e indefinidos no singular "um", "uma", "o", "a" incluem as referências feitas no plural, salvo se o contexto indicar o contrário explicitamente. Por exemplo, ao mesmo tempo em que a presente invenção faz referência a "um" revestimento, "um" pano e similares, um (01) ou mais desses ou de quaisquer outros componentes podem ser usados. Ademais, a expressão "que compreende", conforme o uso na presente invenção pretende significar "que inclui, porém sem caráter limitativo." Ressalvadas definições contrárias, todos os termos técnicos e científicos empregados na presente invenção têm os mesmos significados que pessoas com habilidade comum na técnica compreendem normalmente.

Conforme o uso na presente invenção, salvo se estiverem especificados expressamente de outra forma, todos os números como os que expressam valores, faixas, quantidades ou porcentagens podem ser lidos como se estivessem precedidos pela expressão "cerca de", mesmo se o termo não constar expressamente no relatório descritivo e nas reivindicações. Ademais, todo e qualquer intervalo numérico na presente invenção pretende incluir todos os subintervalos ora subsuntos. Os revestimentos inventivos são resistentes ao desgaste dotados de propriedades

aperfeiçoadas de resistência contra corrosão. Em particular, os revestimentos inventivos podem ser utilizados sobre substratos que apresentam resistência à corrosão ao menos tão boas, se não forem melhores, quanto aquelas do revestimento inventivo, os quais ficam expostos a ambientes corrosivos e erosivos. Tais ambientes corrosivos e erosivos incluem, por exemplo, mas sem caráter limitador, ambientes ácidos que apresentam um nível de pH menor que 7 e/ou temperaturas elevadas.

Nas modalidades, o revestimento compreende o seguinte como uma porcentagem do peso total do revestimento: 40 a 70 % em peso de carboneto de tungstênio macro- cristalino; 5 a 30 % em peso de partículas de carboneto de tungstênio tendo um tamanho de 2 a 5 pm; 2 a 4 % em peso de molibdênio, 1 a 3 % em peso de cobre, 1 a 5 % em peso de bóro, 0 a 20 % em peso de cromo, até 50 % em peso de níquel, até 1 % em peso de tungstênio e menos do que 2 % em peso de impurezas como ferro.

O revestimento pode compreender partículas duras, aditivos de formação de ligas e uma liga para carga. Conforme o uso na presente invenção, os termos "liga para carga" e "liga para brasagem" são empregados intercambiavelmente podendo ser tanto um metal quanto uma liga, conforme descrito mais adiante na presente invenção. As partículas duras, aditivos de formação de ligas e liga para carga são aplicadas ao substrato utilizando um pano flexível, uma pasta semifluida ou similar. Nas modalidades, as partículas duras, aditivos de formação de ligas e liga para carga são aplicadas juntas no mesmo pano flexível. O pano flexível conforme descrito mais adiante na presente invenção, pode ou não ter a mesma composição que a do revestimento. O pano flexível ou similar pode ser aplicado ao substrato com um adesivo de baixa temperatura.

Nas modalidades, as camadas alternadas de pano que contêm separadamente as partículas duras, aditivos de formação de ligas e a liga para carga podem ser usadas para formar os revestimentos inventivos. Por exemplo, um pano de carboneto tendo partículas duras e aditivos de formação de liga pode ser utilizado conjuntamente com um pano de brasagem separado contendo a liga para carga. Alternativamente, as camadas separadas que contêm uma combinação destes podem ser utilizadas. Tais panos também podem incluir aglutinantes orgânicos como os agentes poliméricos durante o processamento. Os aglutinantes adequados incluem, por exemplo, (poli)tetraflúor-etileno vendido pela Dupont sob a denominação TEFLON. Outros aglutinantes que aqueles versados na técnica conheçam também podem ser utilizados. Nas modalidades, o pano de carboneto e o pano de brasagem podem incluir um aglutinante orgânico que é removido durante o processamento sob alta temperatura para formar o revestimento inventivo.

O revestimento é produzido, tipicamente, através de um processo de brasagem de infiltração, no qual uma estrutura porosa das partículas duras e aditivos de formação de liga recebem uma carga de liga para brasagem. Por exemplo, o substrato com a(s) camada(s) de pano contendo as partículas duras, os aditivos de formação de ligas e a liga para carga podem ser colocados em um vácuo, um forno de atmosfera inerte ou um forno de atmosfera de redução e em seguida aquecido até uma temperatura de brasagem, isto é, acima da temperatura de líquido da liga para brasagem porém inferior àquela das partículas duras e aditivos de formação de liga. A liga para brasagem apresenta um ponto de fusão relativamente baixo, que permite que a operação de brasagem seja realizada a temperaturas que não prejudiquem o material de substrato. Durante o processo, a liga para brasagem funde-se e se infiltra na estrutura porosa das partículas duras e aditivos de formação de liga, de tal modo que a liga para brasagem "enche" a estrutura por meio de uma ação capilar e molha o substrato. Um material compósito de partículas duras e aditivos de formação de liga incorporados na matriz da liga de brasagem formam, assim, o revestimento que fica aglutinado por metalurgia ao substrato.

As partículas duras no revestimento e/ou pano podem compreender carbonetos, nitretos, boretos e/ou carbonitretos. Outros exemplos de partículas duras adequadas incluem um ou mais entre carboneto de tungstênio, carboneto de vanádio, carboneto de nióbio, carboneto de cromo, carboneto de titânio, carboneto de tântalo, carboneto de molibdênio, carboneto de háfnio. Quaisquer outras partículas duras adequadas compatíveis com um material de brasagem de níquel podem ser utilizadas na invenção.

Em uma modalidade, as partículas duras adequadas são partículas de carboneto de tungstênio. As partículas de carboneto de tungstênio podem incluir partículas macro- cristalinas de carboneto de tungstênio, assim como partículas não macro-cristalinas de carboneto de tungstênio. As partículas macro-cristalinas de carboneto de tungstênio são feitas diretamente a partir de concentrado de minério por um processo com térmita a alta temperatura. O tamanho das partículas macro-cristalinas de carboneto de tungstênio no revestimento é menor do que 50 pm, como menor do que 44 μιτι e como -44 micra (-325 mesh). Em outras modalidades, as partículas de carboneto de tungstênio do revestimento podem incluir partículas não macro-cristalinas de carboneto de tungstênio com tamanho a partir de 1 a 10 pm, como 1 a 6 pm, ou como 2 a 5 pm. Estas partículas podem incluir, por exemplo, uma aglomeração de cristais simples ou grãos de carboneto de tungstênio.

Nas modalidades, as partículas duras utilizadas no revestimento da invenção podem incluir uma combinação de partículas macro-cristalinas de carboneto de tungstênio e partículas não macro-cristalinas de carboneto de tungstênio. Por exemplo, o revestimento pode incluir partículas duras de 40 a 70 % em peso de carboneto de tungstênio macro- cristalino do peso total do revestimento, como 40 a 50 % em peso e incluir, adicionalmente, a 30 % em peso, como 10 a 20 % em peso de partículas de carboneto de tungstênio tendo um tamanho de 2 a 5 pm. Em outras modalidades, a quantidade de partículas duras utilizada é tal que o revestimento tem de 43 a 49 % em peso de partículas macro-cristalinas de carboneto de tungstênio e de 10 a 20 % em peso de partículas de carboneto de tungstênio com tamanho de 2 a 5 pm. Ao mesmo tempo em que não se limitam a uma teoria, os inventores discorreram teoricamente sobre o uso do carboneto de tungstênio puro em oposição, por exemplo, ao carboneto de tungstênio aglutinado por cobalto, auxiliares no aumento das homogeneidades dos revestimentos como formados, aumentando, assim, a resistência à corrosão do substrato. Neste sentido, o uso de carboneto de tungstênio puro enobrece o revestimento conforme formado quando reduz e/ou elimina a quantidade de elementos menos nobres, como cobalto no revestimento. Nas modalidades preferenciais, o revestimento não inclui partículas de carboneto de tungstênio aglutinadas por cobalto. O revestimento inventivo compreende, adicionalmente, pelo menos, um aditivo de

formação de ligas. Pequenas quantidades de aditivos de formação de liga auxiliam no aumento da resistência à corrosão no revestimento quando exposto a ambientes com um nível de pH menor que 7, como pH de 1. Tais ambientes podem incluir ambientes de ácidos de redução, como ácido clorídrico, ácido sulfúrico e similar. Os aditivos de formação de liga podem ser pós metálicos descontínuos. Os aditivos de formação de liga são selecionados a fim de aumentarem a resistência contra corrosão do revestimento sem deteriorar a resistência ao desgaste do revestimento. Os aditivos de formação de liga têm uma temperatura de fusão maior do que aquela da liga para carga e, portanto, não prejudicam o processo de infiltração. Espera-se que a incorporação dos aditivos de formação de liga com a liga para carga prossiga através de um processo de difusão.

Nas modalidades, o revestimento inclui até 10 % em peso do aditivo de formação de ligas do peso total do revestimento, como até 7 % em peso, como 2 a 5 % em peso dos aditivos de formação de liga. Exemplos de aditivos de formação de liga incluem, mas sem caráter limitador, o molibdênio, cobre e similar. Em determinadas modalidades, o aditivo de formação de ligas é um pó fino de modo a facilitar o processo de difusão. Em particular e sem tolher-se pelas teorias, acredita-se que o aditivo de formação de ligas difunda-se formando a liga para carga durante a brasagem.

Nas modalidades, o revestimento inclui aditivos de formação de liga de, pelo menos, um dentre o molibdênio ou o cobre. Em outras modalidades, os aditivos de formação de liga incluem molibdênio e cobre. O revestimento pode incluir a partir de 2 a 4 % em peso de molibdênio, como 2 % em peso de molibdênio. O revestimento pode incluir a partir de 1 a 3 % em peso de cobre, como 2 % em peso de cobre.

A liga para carga utilizada nos revestimentos pode compreender um metal ou liga. A liga para carga pode ter um ponto de fusão de 1.1 OO0C, como 1.055°C. Em uma modalidade, a liga para carga pode ser uma liga à base de níquel. Conforme o uso na presente invenção, o termo liga "à base de níquel" significa uma liga que compreende, pelo menos, 50 % em peso de níquel. A liga para carga à base de níquel pode incluir aditivos de formação de liga de bóro e cromo. Em uma modalidade, a liga para carga à base de níquel compreende a partir de 0 a 20 % em peso de Cr, a partir de 1 a 5 % em peso de B e o saldo em Ni. Em outra modalidade, o material de carga à base de níquel utilizado no revestimento da presente invenção é uma liga para brasagem níquel-fósforo que apresenta a seguinte composição: (1)11 % em peso de P e o restante Ni e impurezas casuais, ou (2) 10 % em peso de P; 14 % em peso de Cr e o restante Ni e impurezas casuais.

A razão ponderai das partículas duras e aditivos de formação de liga para a liga para carga à base de níquel varia, tipicamente, a partir de 1:0,5 a 1:2, como 1:0,4 a 1:1,5. Nas modalidades, a razão ponderai é a partir de 1:0,4 a 1:0,7. Nas modalidades, a matriz de brasagem do revestimento (isto é, pós brasagem)

pode incluir, adicionalmente, um supressor de fase. O revestimento pode incluir, por exemplo, 2 a 10 % em peso do supressor de fase, como 3 a 5 % em peso. O supressor de fase age funcionalmente, assim como auxilia na processabilidade ou fabricação do revestimento. O supressor de fase elimina ou minimiza a formação de determinadas fases danosas no sistema Wc-Co e aumenta, ainda a resistência à corrosão do revestimento. Em uma modalidade, o supressor de fase dissolve-se com a liga para carga, auxiliando, assim o aumento da resistência à corrosão do revestimento. O supressor de fase pode ser um metal ou uma liga. Por exemplo, o supressor de fase pode ser uma liga à base de níquel e/ou pode ser similar à composição de liga para brasagem. Nas modalidades, o supressor de fase pode ter uma composição de: 16 % em peso de Cr, 16 % em peso de Mo, 5 % em peso de Fe, 4 % em peso de W, 2,5 % em peso de Co, 1 % em peso de Mn e o saldo de Ni e impurezas casuais. Nas modalidades, o supressor de fase é escolhido de tal modo que o revestimento tem de 2 a 4 % em peso de molibdênio e/ou 1 a 3 % em peso de cobre.

O revestimento pode ser colocado sobre pelo menos uma porção do substrato. Nas modalidades, o revestimento pode cobrir a totalidade de uma área de superfície externa do substrato. O substrato a ser recoberto pelo revestimento da invenção pode ser qualquer artigo metálico composto de metais ou ligas como vários carbonos e aços em liga, níquel, aço inoxidável, cobalto e similar, assim como ligas à base de níquel, ligas à base de cobalto e similar. O substrato pode ter um ponto de fusão ou temperatura de sólido maior do que a liga para carga. O substrato tem, preferencialmente, uma resistência à corrosão, pelo menos, tão boa ou melhor do que a do revestimento inventivo.

Em uma modalidade da invenção, uma primeira película ou pano que compreende partículas duras, aditivos de formação de ligas e um aglutinante orgânico pode ser laminada até uma espessura predeterminada, formando um pano flexível que mantém um peso uniforme e conforma-se prontamente ao formato do substrato implícito. Em uma modalidade, a composição do primeiro pano ou pano de carboneto pode incluir, no peso total do revestimento, 65 a 75 % em peso de partículas macro-cristalinas de carboneto de tungstênio; 15 a 20 % em peso de partículas de carboneto de tungstênio com tamanho de 2 a 5 μιτι; 2 a 5 % em peso de molibdênio e/ou 1 a 3 % em peso de cobre, 5 a 15 % em peso de supressor de fase e 0,1 a 3 % em peso de Teflon. O pano é, então, cortado no formato e aplicado ao substrato, por exemplo, com um

adesivo de baixa temperatura como descrito na patente ns U.S. 4.194.040. Uma segunda película ou pano contendo a liga para carga, por exemplo, o pano de brasagem como o pó de liga para brasagem à base de níquel e um aglutinante orgânico é então aplicado sobre a primeira camada. Depois de as camadas de pano serem aplicadas ao substrato, elas são aquecidas a uma temperatura acima do líquido do material de carga ou de brasagem a fim de afetar a aglutinação metalúrgica das partículas duras e, pelo menos, um elemento formador de liga juntamente e a fim de formar uma aglutinação metalúrgica com o substrato. A temperatura de brasagem está abaixo de 1.130°C, como 950 a 1.125°C. Verificar-se-á, ainda, que para que o processo de aquecimento afete a aglutinação metalúrgica, pode-se incluir múltiplas etapas. A liga para carga ou brasagem fundida escoa partículas duras abaixo por meio da ação capilar e forma um compósito agregado de partículas duras de uma matriz à base de Ni que é aglutinada metalurgicamente ao substrato.

Em outra modalidade da invenção, um único pano ou película flexível é feito com uma mistura de partículas duras, aditivo de formação de ligas e a liga para carga e em seguida aplicado ao substrato. O aquecimento até uma temperatura de brasagem da liga para carga, conforme descrito acima, resulta na brasagem das partículas duras e no elemento formador de liga em conjunto e ao substrato.

Em uma modalidade adicional, as partículas duras, o pelo menos um aditivo de formação de ligas e a carga à base de níquel podem ser aplicados ao substrato na forma de pasta semifluida. A pasta semifluida pode compreender um carreador líquido como água e a proporção de sólidos em partículas para líquido é selecionada conforme é de conhecimento e apreciado pelos versados na técnica.

O revestimento tem uma resistência de aglutinação metalúrgica excessiva de 4.900 kgf/cm2 (70.000 lb/pol.2) sendo extremamente resiliente a lascamento, craqueamento e fraturas escamosas. A composição das partículas duras e o pelo menos um aditivo de formação de ligas confere alta resistência ao desgaste e resistência à corrosão e a composição da liga para carga proporciona ductilidade ao revestimento.

A resistência à corrosão do revestimento pode ser mensurada pela perda de material, por exemplo, em milésimo de polegada por ano (mpy), de acordo com a norma ASTM G31 do Teste Padrão para Corrosão. Os revestimentos inventivos são, pelo menos, 2 vezes mais resistentes à corrosão do que os revestimentos que utilizam carboneto de tungstênio aglutinado por cobalto, como 2 a 6 vezes mais resistentes contra corrosão. Dependendo da concentração do meio de corrosão. Concluiu-se que os revestimentos da presente invenção também possuem elevada resistência contra abrasão. Por exemplo, a resistência contra abrasão dos presentes revestimentos excede tipicamente 50 pelo ARF, conforme indica o teste de abrasão padrão da ASTM G65 podendo variar de 60 a 130 ou mais, segundo o ARF. Adicionalmente, os revestimentos da invenção são, pelo menos, duas vezes tão resistente à abrasão quanto o substrato, tipicamente, pelo menos, 3 a 5 vezes mais resistentes à abrasão.

Exemplos

O exemplo a seguir tem por finalidade ilustrar a invenção não devendo ser de

maneira alguma interpretado como limitador.

A corrosão e resistência ao desgaste do revestimento inventivo foram testadas e comparadas a três revestimentos comparativos.

Um revestimento com brasagem da presente invenção foi formado sobre um substrato de liga à base de níquel. Utilizou-se uma primeira camada ou, como chamado neste exemplo, um pano de carboneto tendo a química mostrada na Tabela 1. O pano de carboneto incluía partículas de tungstênio macro-cristalinas com - 44 micra (-325 mesh), partículas de carboneto de tungstênio com tamanho de partícula de 2 a 5 pm e molibdênio e cobre. O tamanho das partículas de molibdênio e cobre era de 2 a 3 micra. O supressor de fase utilizado no pano de carboneto foi um pó de liga de níquel com -44 micra (-325 mesh) que compreende cerca de 16 % em peso de Cr, 16 % em peso de Mo, 5 % em peso de Fe, 4 % em peso de W, 2,5 % em peso de Co, 1 % em peso de Mn e o restante de Ni e impurezas casuais. A espessura do pano de carboneto era de 0,1016 cm (0,04 polegadas).

Tabela 1

Química do pano de carboneto

Componente do Pano % em peso Carboneto de tungstênio macro- cristalino 68 Carboneto de tungstênio com 2 a 5 pm 17 Mo 4 Cu 2 Liga de níquel 8 PTFE 1

A segunda camada ou pano de liga para carga utilizado para formar o revestimento era Ni-14Cr-3,5B. Utilizou-se uma razão de brasagem de 0,48.

A composição do revestimento inventivo é mostrada na Tabela 2. A Tabela 2 também inclui três exemplos comparativos para revestimento, os Revestimentos Comparativos A, B e C, respectivamente. A composição de cada revestimento está em % em peso. Tabela 2

Composição de Revestimento Final

Fases/Elementos Inventivo (% em peso) Comparativo A (% em peso) Comparativo B (% em peso) Comparativo C (% em peso) -325 de WC a partir de WC -8% de Co 0,00 18,64 31,18 31,80 Cobalto 0,14 2,02 2,94 2,84 -325 de carboneto de tungstênio Macrocristalino 46,25 5,07 8,47 23,04 2 a 5 μιτι de carboneto de tungstênio 11,56 21,93 10,60 7,88 Níquel 29,70 39,04 36,01 27,43 Cromo 5,77 8,06 7,14 5,20 Bóro 1,14 1,29 1,32 1,11 Molibdênío 3,59 2,53 1,50 0,44 Ferro 0,27 0,79 0,46 0,14 Tungstênio 0,22 0,63 0,37 0,11 Cobre 1,36

A microestrutura do revestimento inventivo é ilustrada nas Figs. 1 e 2. A Fig. 1 é uma imagem de microscopia óptica da microestrutura e ilustra a camada de revestimento, linha de aglutinação e substrato. A Fig. 2 é uma imagem de microscopia eletrônica da microestrutura que ilustra as partículas de carboneto de tungstênio na matriz de níquel-liga.

A resistência contra abrasão do revestimento inventivo foi de 116,3 indicada pelo teste ASTM G65 (Método Padrão de Teste para a Medição de Abrasão com o uso da Roda de Areia Seca/Borracha). A resistência contra abrasão dos revestimentos comparativos A, B e C foi de 85, 115 e 150, respectivamente e, portanto, a resistência ao desgaste do revestimento inventivo foi comparável ao menos àquela dos Revestimentos Comparativos A, BeC.

Os substratos tendo sobre eles os revestimentos inventivos e comparativos foram colocados em quatro ambientes corrosivos variados, especificamente, aqueles de ácidos redutores e a temperaturas elevadas. Os ácidos utilizados foram o ácido clorídrico (HCI) e ácido sulfúrico (H2SO4), em que cada um deles tem concentrações de 1 % em peso e 10 % em peso. Esses ácidos na concentração especificada e a temperaturas de ebulição foram utilizados para estimular um meio corrosivo agressivo.

O teste de corrosão conduzido foi o ASTM G31 (Prática Padrão para Testes de Corrosão em Metal por Imersão em Laboratório). Todos os testes foram realizados a temperaturas de ebulição dos ácidos correspondentes. A Tabela 3 mostra os resultados com a resistência à corrosão mensurada como perda de material, isto é, milésimos de polegada por ano (mpy), do revestimento inventivo com os Revestimentos Comparativos A, B e C em cada ambiente.

Tabela 3

Inventivo Comparativo A Comparativo B Comparativo C 1 % em peso de HCI 33 282 226 194 1 % em peso de H2SO4 6,36 44 33 8,5 % em peso 521 1034 1348 1688 de HCI % em peso de H2SO4 17 549 397 62

O revestimento inventivo conforme enunciado na Tabela 3 demonstra que quando exposto a todos os ambientes de corrosão, apresentou taxas de corrosão significativamente mais baixas (isto é, perda de material) do que os Revestimentos Comparativos A, B e C. Em 10 % em peso de ácido H2SO4 à temperatura de ebulição, a taxa de corrosão do revestimento inventivo foi mais do que 30 vezes mais baixa do que no Comparativo A e quase 4 vezes mais baixa do que no Comparativo C. Em geral, as taxas de corrosão de todos os revestimentos em H2SO4 é mais baixa do que em HCI e a taxa de corrosão aumenta com a crescente concentração de ácido.

Os revestimentos da invenção podem ser utilizados em qualquer aplicação que requeira resistência à corrosão bem como resistência ao desgaste. Os revestimentos resistentes à corrosão da invenção são adequados para aplicações que incluem exposição a ambientes corrosivos e erosivos, como os ácidos redutores. Exemplos de indústrias que incluem tais ambientes abrangem a petroquímica, química, refinarias, geradoras de energia e similares.

Exemplos para as aplicações ou substratos sobre os quais o revestimento inventivo

pode ser aplicado ou utilizado conjuntamente incluem, porém, sem caráter limitativo, bombas, agitadores, ventiladores, sopradores de fuligem, barris de extrusão, por exemplo, na indústria de extrusão de plástico, componentes de bomba para refinaria que funcionam em ambientes ácidos, bombas submetidas a ataques corrosivos (devido a ácidos) e ataques de erosão (devido a fluidos e/ou sólidos dentro do fluido), tubos de caldeira e demais componentes para a geração de energia pela recuperação de energia a partir de resíduos, por exemplo, submetidos a ataque de elevado grau de corrosão e erosão, e similares.

Considerando-se que as modalidades particulares desta invenção foram descritas acima para fins de ilustração, os versados na técnica constatarão que numerosas variações nos detalhes da presente invenção podem ser feitas sem que dela se afastem e conforme está definida nas reivindicações em anexo.

Claims

1. Artigo CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um substrato; e um revestimento resistente à corrosão e ao desgaste com brasagem sobre pelo menos uma porção do substrato, sendo que o revestimento compreende partículas duras e um aditivo de formação de ligas disperso em uma matriz de liga à base de níquel, e em que o aditivo de formação de ligas compreende, pelo menos, um dentre molibdênio ou cobre.

2. Artigo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as partículas duras compreendem partículas macro-cristalinas de carboneto de tungstênio e partículas não macro-cristalinas de carboneto de tungstênio.

3. Artigo, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o revestimento compreende a partir de cerca de 40 a 70 % em peso de partículas macro- cristalinas de carboneto de tungstênio do peso total do revestimento.

4. Artigo, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que as partículas não macro-cristalinas de carboneto de tungstênio estão com tamanho a partir de cerca de 2 a 5 pm.

5. Artigo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o revestimento não inclui partículas de carboneto de tungstênio aglutinadas por cobalto.

6. Artigo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os aditivos de formação de ligas são molibdênio e cobre.

7. Artigo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o revestimento compreende a partir de cerca de 2 a 4 % em peso de molibdênio do peso total do revestimento.

8. Artigo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o revestimento compreende a partir de cerca de 1 a 3 % em peso de cobre do peso total do revestimento.

9. Artigo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o revestimento tem uma espessura a partir de cerca de 0,00762 cm (0,003 polegadas) a cerca de 0,254 cm (0,100 polegadas).

10. Artigo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o substrato compreende carbono e aços em liga, níquel, aço inoxidável, cobalto, ligas à base de níquel e ligas à base de cobalto.

11. Revestimento resistente à corrosão e ao desgaste, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende partículas duras e um aditivo de formação de ligas disperso em uma matriz de liga à base de níquel, sendo que o aditivo de formação de ligas compreende, pelo menos, um dentre molibdênio ou cobre e em que o revestimento não inclui partículas de carboneto de tungstênio aglutinadas por cobalto.

12. Revestimento, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que as partículas duras compreendem a partir de cerca de 40 a 70 % em peso de partículas macro-cristalinas de carboneto de tungstênio e a partir de cerca de 5 a 30 % em peso de partículas de carboneto de tungstênio com tamanho a partir de cerca de 2 a 5 pm.

13. Revestimento, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o aditivo de formação de ligas compreende até 10 % em peso do peso total do revestimento.

14. Revestimento, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o revestimento compreende a partir de cerca de 2 a 4 % em peso de molibdênio e a partir de cerca de 1 a cerca de 3 % em peso de cobre.

15. Revestimento, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que as partículas duras compreendem a partir de cerca de 40 a 50 % em peso de partículas macro-cristalinas de carboneto de tungstênio e a partir de cerca de 10 a 20 % em peso de partículas de carboneto de tungstênio com tamanho a partir de cerca de 2 a 5 pm.

16. Revestimento, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o revestimento compreende 40 a 70 % em peso de carboneto de tungstênio macro- cristalino; 5 a 30 % em peso de partículas de carboneto de tungstênio tendo um tamanho de 2 a 5 μιτι; 2 a 4 % em peso de molibdênio, 1 a 3 % em peso de cobre, 1 a 5 % em peso de bóro, 0 a 20 % em peso de cromo, até 50% em peso de níquel, até 1 % em peso de tungstênio e menos do que 2 % em peso de impurezas como ferro.

17. Método de revestimento de um substrato, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: aplicar uma película sobre um substrato; e aquecer a película e o substrato, sendo que a película compreende uma liga para carga à base de níquel, partículas duras e um aditivo de formação de ligas que compreende, pelo menos, um dentre molibdênio e cobre e sendo que o aquecimento da película e do substrato compreende a fusão da liga para carga à base de níquel para formar um revestimento com brasagem sobre o substrato.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que as partículas duras compreendem partículas macro-cristalinas de carboneto de tungstênio e partículas não macro-cristalinas de carboneto de tungstênio.

19. Método, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que o aditivo de formação de ligas compreende a partir de 2 a 4 % em peso de molibdênio e 1 a 3 % em peso de cobre.

20. Método, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que as partículas duras compreendem a partir de cerca de 40 a 70 % em peso de partículas macro-cristalinas de carboneto de tungstênio e a partir de cerca de 5 a 30 % em peso de partículas de carboneto de tungstênio de 2 a 5 μητι.