Development of polymer-derived CrSiCN ceramic coatings of sintered steel
| Autor: | Schaefer, Daniel Auri |
|---|---|
| Přispěvatelé: | Universidade Federal de Santa Catarina, Klein, Aloisio Nelmo, Motz, Günter |
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2018 |
| Předmět: | |
| Zdroj: | Repositório Institucional da UFSC Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) instacron:UFSC |
| Popis: | Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2018. Corrosão e oxidação causam gigantescas perdas econômicas todo ano, incentivando a pesquisa por desenvolvimento de novas técnicas e materiais que possam ser mais eficientes na prevenção ou redução dos danos. Dentre as várias formas de proteção disponíveis, revestimentos no sistema Cr-Si-C-N desenvolvidos por processos assistidos por plasma são utilizados oferecendo proteção não somente contra oxidação e corrosão, mas também proporcionando melhores propriedades mecânicas da superfície do componente. Numa outra direção, revestimentos produzidos através da rota de cerâmicas derivadas de polímeros (PDC), além de possibilitar aplicação de técnicas mais simples de deposição dos revestimentos, apresentam excelentes propriedades contra oxidação a altas temperaturas. Com isso, neste trabalho, a possibilidade de processar revestimentos no sistema Cr-Si-C-N utilizando a rota PDC é explorada, através da deposição por spray dos revestimentos em substratos de aço sinterizado, com pirólise convencional e assistida por plasma. Os revestimentos foram projetados para proteger o substrato de aço sinterizado de oxidação em altas temperaturas. Para compensar a retração volumétrica que o precursor sofre, além de funcionalizar o revestimento com os nitretos de Cr, cargas ativas de pó de Cr foram adicionadas ao precursor. A pirólise convencional de uma camada de polímero precursor contendo 55 % vol. de carga ativa de partículas de Cr permitiu obter revestimentos com espessura de até 25 µm que, apesar de apresentar porosidade residual, não apresentam trincas e defeitos de adesão ao aço sinterizado. Abaixo desta camada cerâmica, é formada uma densa camada de difusão entre o substrato e o revestimento, que possui uma estrutura de carbetos mistos. Já após pirólise assistida por plasma (PAP), a camada de difusão torna-se mais espessa, e o revestimento cerâmico possui menor porosidade interna. Após ensaios de oxidação a 600 °C por 50 h nenhuma formação de trincas ou defeitos de adesão são observados no revestimento, apenas oxidação do mesmo. Abstract : Corrosion and oxidation cause huge economic losses every year, encouraging the research for the development of new techniques and materials that can be more efficient in the prevention or reduction of the damages. Among the various available forms of protection, coatings in the system Cr-Si-C-N developed through plasma-assisted processes are applied, offering protection not only against oxidation and corrosion but also providing better mechanical properties at the surface of the component. In another direction, coatings developed through the Polymer-derived Ceramics (PDC) route, which, besides allowing the application of simpler coating deposition techniques, exhibit excellent anti-oxidation properties at high temperatures. Therefore, in this work, the possibility of processing coatings in the system Cr-Si-C-N by using the PDC route is explored, through the spray deposition of the coating on sintered steel substrates, with conventional and plasma-assisted pyrolysis. The coatings were designed to protect the sintered steel substrate from oxidation at high temperatures. To compensate the retraction suffered by the precursor and besides functionalization of the coating with the Cr nitrides, active fillers of Cr powder were added to the precursor. The conventional pyrolysis of a layer of preceramic polymer containing 55 % vol. of active filler of Cr particles allowed obtaining coatings with thickness up to 25 µm which, despite having residual porosity, do not have cracks and adhesion defects to the sintered steel. Below the ceramic coating, a dense diffusion layer between the coating and the substrate is formed, that has a mixed carbide structure. After plasma-assisted pyrolysis (PAP), the diffusion layer becomes thicker, and the ceramic coating has less internal porosity. After oxidation tests at 600 °C for 50 hours, no crack formation or adhesion defects are observed at the coating, only its oxidation. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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