Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Teses
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Tipo: Tese
Título: Avaliação da corrosão eletroquímica dos metais duros WC-Ni-Al, WC-Ni-Si e WC-Co produzidos por metalurgia do pó convencional
Autor(es): MATOS, Flávio Amaury de Freitas
Primeiro Orientador: CORRÊA, Edmilson Otoni
Resumo: Os metais duros são formados pela associação de partículas de pó muito finas de carbonetos duros com metais tenazes. Geralmente são compostos por carboneto de tungstênio (WC), que proporciona elevada dureza e resistência ao desgaste, e cobalto, que aumenta a tenacidade do material. Devido a essa boa combinação de propriedades, podem ser aplicados em diversas áreas de engenharia, como usinagem, mineração e construção civil, diminuindo os custos e aumentando a vida útil de ferramentas, quando comparados ao aço convencional. O cobalto é o ligante mais utilizado nos metais duros devido à sua superioridade em relação aos outros ligantes em vários fatores, tais como: boa molhabilidade no WC, alta solubilidade do WC em cobalto na temperatura de sinterização e, sobretudo, a largura da janela de carbono. No entanto, diversas pesquisas em busca de ligantes alternativos ao cobalto têm sido realizadas, pois a resistência à corrosão dos metais duros convencionais de carboneto de tungstênio/cobalto não é satisfatória em certas aplicações, como nas indústrias química e de alimentos. Deste modo, este trabalho comparou o comportamento à corrosão dos metais duros WC-NiSi, WC-NiAl com o do metal duro convencional WC-Co. As amostras foram caracterizadas por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de raios X por dispersão de energia, difração de raios X e ensaios de microdureza Vickers. As microscopias de todas as amostras apresentaram uma microestrutura típica de metal duro, com uma distribuição apropriada do ligante pelos grãos de WC facetados e sem a presença das fases indesejáveis grafita e η. A inserção de alumínio e silício ao ligante de níquel aumentou consideravelmente a dureza do metal duro, com a amostra com silício proporcionando valores de dureza similares ao do metal duro WC-Co. Todas as amostras apresentaram diminuições contínuas nas taxas de perda de massa durante o período de ensaio de corrosão por imersão, com a amostra de WC-NiAl apresentando a melhor resistência à corrosão neste ensaio. Nos ensaios eletroquímicos de potencial de circuito aberto, polarização potenciodinâmica linear e espectroscopia de impedância eletroquímica, as amostras com ligante de níquel apresentaram potenciais mais nobres, diminuição nos valores de densidade de corrente e uma impedância total superior a amostra com cobalto. A amostra de WC-NiAl apresentou a melhor resistência à corrosão, com a melhor resposta tanto no ensaio de imersão quanto nos ensaios eletroquímicos.
Abstract: Cemented carbides are formed by the association of very fine powdered particles of hard carbides with tough metals. They are generally composed by tungsten carbide, which provides high hardness and wear resistance, and cobalt, which increases the material's tenacity. Due to this good combination of properties, they can be applied in several engineering areas, such as machining, mining and construction industry, reducing costs and increasing the useful life of tools, when compared to conventional steel. Cobalt is the most used binder in cemented carbides due to its superiority in relation to other binders in several factors, such as: good wettability in WC, high solubility of WC in cobalt at the sintering temperature and, above all, the width of the carbon window. However, several researches have been carried out searching for alternative binders to cobalt, as the corrosion resistance of conventional tungsten carbide/cobalt cemented carbides is not satisfactory in certain applications, such as the chemical and food industries. Thus, this study compared the corrosion behavior of WC-NiSi, WC-NiAl cemented carbides with that of conventional cemented carbide WC-Co. Samples were characterized by optical microscopy, scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy, X-ray diffraction and Vickers microhardness tests. Microscopy of all the samples showed a typical carbide microstructure, with an appropriate distribution of the binder by the faceted WC grains and without the presence of the undesirable graphite and η phases. The addition of aluminum and silicon to the nickel binder considerably increased the cemented carbide hardness, with the silicon sample providing hardness values similar to cemented carbide WC-Co. All samples showed continuous decreases in weight loss rates during the immersion corrosion test period, with the WC-NiAl sample showing the best corrosion resistance in this test. In the electrochemical tests of open circuit potential, potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy, the samples with nickel binder showed nobler potentials, decrease in current density values and a total impedance higher than the sample with cobalt. The WC-NiAl sample showed the best corrosion resistance, with the best response in both the immersion test and in the electrochemical tests.
Palavras-chave: Metal duro
Corrosão
Polarização potenciodinâmica linear
Espectroscopia de impedância eletroquímica
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IEM - Instituto de Engenharia Mecânica
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Mecânica
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4018
Data do documento: 1-Dez-2023
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