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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.97.2022.tde-07122022-095600
Documento
Autor
Nome completo
Lothar Andreas Nunnenkamp
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Lorena, 2022
Orientador
Banca examinadora
Nunes, Carlos Angelo (Presidente)
Rodrigues, Geovani
David, Nicolas
Faria, Maria Ismenia Sodero Toledo
Oliveira, Ana Sofia Clímaco Monteiro de
Título em português
Aluminização via HAPC (Halide Activated Pack Cementation) de cobre e liga de inconel modificada visando aplicação em ventaneiras de alto-forno
Palavras-chave em português
Pack Cementation Diffusion Coating
Inconel 625
Revestimento
Ventaneira
Resumo em português
O trabalho tem como objetivo a aplicação do processo de aluminização para melhorar a resistência à corrosão de ventaneiras de cobre pré-revestidas ou não com uma camada de soldagem de Inconel 625. O processo adotado foi Pack Cementation Diffusion Coating (PCDC). Este revestimento é aplicado em ventaneiras de alto-forno que trabalham sob condições extremas. Para se aproximar mais da realidade industrial, foram utilizados aço 1020 e alumínio A1050 na preparação da liga doadora. Os substratos foram cobre puro e uma solda de Inconel 625 sobre o cobre (Inco625s). Alumina foi utilizada como carga inerte e a ativação do processo foi realizada por NH4Cl. Estudou-se os revestimentos obtidos com quatro tipos de aluminas como material inerte, em momentos separados. Cálculos termodinâmicos foram realizados para avaliar a capacidade de aluminação do cobre e do Inco625s. O revestimento foi analisado por microscopia óptica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) acoplada à espectroscopia por energia dispersiva (EDS), difração de raios-X (DRX), microdureza Vickers e ensaio de abrasão não padronizado para efeito de comparação. Estudou-se a cinética de crescimento do revestimento, a qual indicou um crescimento parabólico com energias de ativação próximas tanto para o substrato de cobre como o Inco625s. Os cálculos termodinâmicos foram capazes de determinar possíveis reações de deposição da liga doadora sobre o substrato. A dureza do revestimento obtido se apresentou maior do que do substrato. Três dos tipos de alumina utilizados como material inerte influenciaram negativamente no processo causando uma instabilidade do revestimento quando exposto ao ar livre. Apenas uma alumina se mostrou apta para ser utilizada no processo de revestimento, sendo utilizada como material inerte na aluminização das amostras para ensaio de abrasão e cinética.
Título em inglês
Aluminization via HAPC (Halide Activated Pack Cementation) of copper and an inconel modified alloy for application in tuyeres
Palavras-chave em inglês
Coating
Inconel 625
Pack Cementation Diffusion Coating
Tuyere
Resumo em inglês
The work has as objective the application of aluminization to improve the corrosion resistance of copper tuyeres, which were previously coated or not with a layer of Inconel 625. The process adopted was Pack Cementation Diffusion Coating (PCDC). This coating is applied in tuyeres for blast furnaces, which work under extreme conditions. In order to get closer to the industrial reality, 1020 steel and A1050 aluminum were used for the donor alloy. The substrates were pure copper and a Inconel 625 superficial weld above pure copper (Inco625s). Aluminum oxide was used as inert filler and the process activation was achieved with NH4Cl. The coatings obtained from four kinds of aluminum oxide, as inert filler in separated times, were studied. Thermodynamic calculus was made to evaluate the capacity to aluminize the copper and Inco625s substrates. The coating was analyzed by optical microscopy and Scanning Electron Microscopy (SEM) associated to Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), X-ray diffraction (XRD), Vickers microhardness test and a non-standardized abrasion test for comparison effects. Besides that, the growth kinetics of the coating was studied, which indicated an overall parabolic growth with a similar activation energy for both cases, using pure copper substrate and Inco625s. The thermodynamic calculus showed the possible reactions to deposit the donor alloy on the substrate. The hardness of the coating obtained was higher than that of the substrate. Three kinds of the aluminum oxides studied have influenced negatively on the process, inducing an instability in the coating when exposed to open air. Only one kind of aluminum oxide has proved fit to be used in the coating process, thus being used as inert filler in the aluminization of the samples for wear resistance and kinetics analysis.
 
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EMD22003_C.pdf (4.91 Mbytes)
Data de Publicação
2022-12-07
 
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