BR112019026489B1 - Liga à base de ferro apropriada para prover sobre um substrato um revestimento duro e resistente ao desgaste, artigo tendo um revestimento duro e resistente ao desgaste, e método para sua formação - Google Patents

Liga à base de ferro apropriada para prover sobre um substrato um revestimento duro e resistente ao desgaste, artigo tendo um revestimento duro e resistente ao desgaste, e método para sua formação Download PDF

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Abstract

A presente invenção refere-se a uma liga à base de ferro que consiste em 3,0-7,0% em peso de Cr; 1,3-3,0% em peso de C; 0,2-2,0% em peso de B; 2,0-10,0% em peso de V; opcionalmente 1,5% em peso ou menos de Si; opcionalmente 1,0% em peso ou menos de Mn; opcionalmente 2,0% em peso ou menos de Mo; opcionalmente 1,5% em peso ou menos de Ni; o balanço sendo Fe e impurezas inevitáveis. A liga à base de ferro é capaz de prover um revestimento sobre um substrato. O revestimento tem simultaneamente alta dureza e resistência ao desgaste. Um artigo compreende um substrato e revestimento que foi formado a partir da liga. Um método para formação de um artigo revestido preferivelmente emprega HVOF, cladeamento com laser ou cladeamento de plasma.

Description

Campo da Invenção
[0001] A presente invenção pertence genericamente ao campo de ligas à base de ferro, em particular aquelas tendo dureza, resistência ao desgaste assim como apropriada resistência à corrosão. A presente invenção além disso pertence ao campo de artigos tendo um revestimento duro e resistente ao desgaste fabricado de uma liga à base de ferro, e a métodos para a fabricação de tais artigos usando a liga à base de ferro da presente invenção.
Antecedentes da Invenção
[0002] Ligas à base de ferro tais como os vários tipos de aço são usadas em um grande número de aplicações, mas algumas vezes deficiência com relação as propriedades requeridas. Como um exemplo, um material de aço pode não ser suficientemente duro e resistente ao desgaste para suportar condições ásperas durante uso, como observadas, por exemplo, em máquinas de perfuração e mineração.
[0003] Desgaste responde por um principal despejo e custos em sociedade, e aperfeiçoamento de resistência a desgaste de superfícies de metais proporciona maiores economias e também contribui para aquiescência ambiental.
[0004] Vários métodos foram previamente usados para provimento de superfícies resistentes a desgaste. Por exemplo, revestimento de cromo duro tem sido usado para prover revestimentos protetores sobre maquinário que é exposto a condições ásperas e desgaste, tal como em aplicações de mineração ou máquinas de perfuração de túnel. Tais revestimentos de cromo têm sido comumente usados para obtenção de revestimentos tendo aparência brilhante, alta resistência a desgaste e corrosão. Equipamento aeroespacial, óleo & gás e industrial pesado, tal como equipamento de mineração, são as principais industriais finais para estes revestimentos.
[0005] Um revestimento de cromo duro é tipicamente formado sobre um substrato condutivo, tipicamente metálico, através de eletrodeposição de cromo a partir de solução aquosa contendo íons cromo. A aplicação de revestimento de cromo duro, entretanto, tem diminuído devido a legislações ambientais mais restritas com relação a cromo hexavalente, CrVI usado no processo ou estando contido em despejo resultante do mesmo.
[0006] Devido a sua formação através de eletrodeposição, revestimentos de cromo duro somente podem ser providos sobre superfícies de substrato eletricamente condutor. Ainda, a fabricação de um revestimento através de eletrodeposição pode ser intensiva em energia, e ainda pode conduzir a problemas em casos em que estruturas complexas são para ser formadas. Ainda, processos de eletrodeposição genericamente são somente capazes de prover uma camada de revestimento de espessura uniforme sobre todas as partes do substrato imerso em um revestimento eletrolítico, e assim são incapazes de prover um revestimento em espessuras variáveis e/ou somente sobre partes selecionadas de um substrato.
[0007] Em vista destes problemas e limitações, a busca por uma substituição de revestimento de cromo duro iniciou-se a quase 30 anos passados. Métodos de aspersão térmica como HVAF (ar combustível de alta velocidade), plasma com arco transferido (PTWA) ou aspersão térmica a plasma substituíram várias aplicações de revestimento de cromo duro, por exemplo, para engrenagens de pouso de aeronaves e cilindros hidráulicos.
[0008] Os principais requisitos para revestimentos que devem substituir revestimento de cromo duro incluem boa resistência à corrosão, desgaste e suficiente resistência de ligação. A última pode ser uma ligação metalúrgica entre material substrato e revestimento, que é obtida melhor com uma mínima entrada de calor de modo a evitar deterioração do substrato e/ou o revestimento.
[0009] Cladeamento com laser é um processo bem estabelecido que genericamente pode ser montado para satisfazer estes requisitos. Cladeamento com laser assim pode ser alternativa para revestimento de cromo duro para muitas aplicações, quando ele pode permitir aplicação de depósitos finos resistentes a corrosão e desgaste, com mínimo impacto sobre o material substrato.
[0010] O material usado para revestimentos é aço M2. Aço M2 tem a seguinte composição (em % em peso): Carbono (C) 0,78 - 1,05 Cromo (Cr) 3,75 - 4,5 Ferro (Fe) Balanço Manganês (Mn) 0,15 - 0,4 Molibdênio (Mo) 4,5 - 5,5 Fósforo (P) 0,03 máx Silício (Si) 0,2 - 0,45 Enxofre (S) 0,03 máx Tungstênio (W) 5,5 - 6,75 Vanádio (V) 1,75 - 2,2
[0011] Com M2 sendo um exemplo, muitas das ligas para cladeamento de superfície se originam de convencional produção de aço como aços de ferramentas e aços de alta velocidade. Estes materiais foram desenvolvidos a serem adaptados a processos de produção em fabricação de aço, mas para pós de metais usados para revestimento de superfície, muitas das limitações de fabricação não são relevantes ou não se aplicam.
[0012] Pós de aço de alta velocidade são frequentemente usados para aumentar a resistência ao desgaste em temperaturas elevadas. Em aplicações onde não são encontradas altas temperaturas, tais materiais consomem desnecessariamente limitados materiais brutos, tais com o W e Co. Aço M2 também é altamente feito liga, contendo pelo menos 3,75% de Cr, 0,15% Mn, 4,5% Mo, 5,5% W e 1,75% V, assim requerendo pelo menos 15,65% em peso de outros metais mais caros que ferro.
[0013] Os materiais previamente usados em processos de deposição de revestimento, como M2, são impróprios para atingirem simultaneamente alta dureza e boa resistência ao desgaste. Ainda, eles requerem grandes quantidades de outros metais de formação de liga que não ferro, e assim somente podem ser produzidos com alta carga ambiental.
[0014] É também conhecido na técnica de fabricação de aço o aço de ferramenta feito liga-V. Entretanto, este material não é adaptado para métodos de aspersão térmica ou métodos de cladeamento. De fato, quando usados em métodos de cladeamento ou aspersão térmica, ambos, aço de ferramenta feito liga-V e M2 têm a tendência de produzir uma estrutura porosa. Ainda, um revestimento empregando pó de aço ferramenta M2 rende uma resistência ao desgaste somente moderada de 60 mm3 (determinada de acordo com a norma ASTM G65) em uma dureza de 63 HRC.
Problemas a serem resolvidos pela invenção
[0015] A presente invenção objetiva o provimento de um material capaz de formar um revestimento protetor tendo simultaneamente alta dureza, alta resistência a desgaste e suficiente resistência à corrosão. O material também deve ter alta ductilidade, e deve ser capaz de prover um revestimento menos poroso ou não poroso através de, por exemplo, cladeamento com laser.
[0016] O material de revestimento também deve estar disponível em custos razoáveis, não deve se basear em materiais caros, deve ser produzível com reduzida carga ambiental, e deve ser adaptado para métodos existentes tais como cladeamento com laser, cladeamento de arco transferido de plasma, ou aspersão térmica tal como HVOF.
[0017] Ainda problemas a serem resolvidos pela presente invenção também se tornarão aparentes em vista da descrição que se segue.
Sumário da Invenção
[0018] Em vista dos problemas definidos acima, a presente invenção provê o seguinte:
[0019] 1. Uma liga à base de ferro, consistindo em 3,0 - 7,0% em peso de Cr; 1,3 - 3,0% em peso de C; 0,2 - 2,0% em peso de B; 2,0 - 10,0% em peso de V; opcionalmente 1,5% em peso ou menos de Si; opcionalmente 1,0% em peso ou menos de Mn, opcionalmente 2,0% em peso ou menos de Mo, opcionalmente 1,5% em peso ou menos de Ni, o balanço sendo Fe e inevitáveis impurezas.
[0020] 2. Liga à base de ferro de acordo com aspecto 1, onde o teor de Cr é de 3,2 - 6,8% em peso.
[0021] 3. Liga à base de ferro de acordo com aspecto 1 ou aspecto 2, onde o teor de B é de 0,2 - 1,2% em peso.
[0022] 4. A liga à base de ferro de acordo com qualquer um dos aspectos 1 a 3, onde o teor de Ni é maior que 0, e é preferivelmente 1,0% em peso ou menos.
[0023] 5. Liga à base de ferro de acordo com qualquer um dos aspectos 1 a 4, onde o teor de Mo é maior que 0, e é preferivelmente 0,8% em peso ou menos.
[0024] 6. Liga à base de ferro de acordo com qualquer um de aspectos 1 a 5, onde o teor de V é de 4,0 a 8,0% em peso.
[0025] 7. Liga à base de ferro de acordo com qualquer um de aspectos 1 a 6, onde o teor de C é de 1,5 - 2,8% em peso.
[0026] 8. Liga à base de ferro de acordo com qualquer um de aspectos 1 a 7, onde o teor dos componentes opcionais Si, Mn, Mo e Ni é cada 1,0% em peso ou menos.
[0027] 9. Liga à base de ferro de acordo com qualquer um dos aspectos 1 - 8, que está em forma de pó.
[0028] 10. Liga à base de ferro de acordo com aspecto 9, onde o pó não contém ou menos que 2% em peso de partículas tendo um tamanho de superfície excedendo 250 μm como medido através de análise com peneiras de acordo com a norma ASTM B214-16.
[0029] 11. A liga à base de ferro em forma de pó de acordo com qualquer um de aspectos 9 e 10, que consiste em partículas tendo um tamanho de partícula entre 5 - 200 μm ou 20 - 200 μm como medido através de análises com peneiras de acordo com a norma ASTM B214-16.
[0030] 12. Um artigo tendo um substrato e um revestimento, o revestimento sendo formado de uma liga à base de ferro como definida em qualquer um de aspectos 1 - 11.
[0031] 13. Artigo de acordo com a reivindicação 12, que é um cilindro hidráulico ou rolo usado na indústria de aço ou mineração.
[0032] 14. O artigo de acordo com o aspecto 13, onde o revestimento tem ambos - uma dureza de 60 HRC ou maior como medida pela norma SS-EN ISO 6508-1:2016; e - um desgaste de 25 mm3 ou menos de acordo com a norma ASTM G65-16, Procedimento A.
[0033] 15. O artigo de acordo com qualquer um de aspectos 12 a 14, onde o substrato é fabricado de um metal ou liga de metal, preferivelmente aço, aço ferramenta, ou aço inoxidável.
[0034] 16. Artigo de acordo com qualquer um de aspectos 12 a 15, onde o revestimento é formado através de cladeamento com laser, cladeamento de pó de plasma ou arco de transferência de plasma, o pó de liga à base de ferro como definido em qualquer um de aspectos 8 a 10.
[0035] 17. Uso da liga à base de ferro de acordo com qualquer um de aspectos 1 a 8 ou o pó de liga à base de ferro de acordo com qualquer um de aspectos 9 a 11 para formação de um revestimento sobre um substrato.
[0036] 18. Método para formação de um artigo revestido, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de - provisão de um substrato e - formação de um revestimento sobre o substrato onde o revestimento é fabricado de uma liga como definida em qualquer um de seus aspectos1 a 8 e a etapa de formação de revestimento utiliza um pó de liga como definido em aspectos 9 a 11.
[0037] 19. O método para formação de um artigo revestido de acordo com o aspecto 18, onde a etapa de formação de um revestimento é uma etapa de cladeamento com laser, uma etapa de cladeamento de pó de plasma, uma etapa de arco de transferência de plasma ou uma etapa de HVOF.
[0038] 20. O método para formação de um artigo revestido de acordo com o aspecto 18 ou 19, onde o artigo é definido como em qualquer um de aspectos 12 a 16.
Descrição Detalhada da Invenção
[0039] Na presente invenção, todos os parâmetros e propriedades de produto referem-se àqueles medidos sob condições padrões (25oC, 105 Pa) a menos que estabelecido de outro modo.
[0040] O termo "compreendendo" é usado em uma maneira de extremidade - aberta e permite a presença de adicionais componentes ou etapas. Ele, entretanto, também inclui os significados mais restritivos "consistindo essencialmente em" e "consistindo em".
[0041] Quando quer que uma faixa seja expressa como "de x a y", ou a expressão sinônima "x - y", os pontos de extremidade da faixa (isto é, o valor x e o valor y) estão incluídos. A faixa é assim sinônima com a expressão "x ou maior, mas y ou menor".
[0042] A invenção refere-se a uma liga à base de ferro como definida acima e recitada na reivindicação 1. Aqui, o termo "baseada em ferro" representa que ferro tem o maior teor (em % em peso da liga total) entre todos os elementos formando liga. O teor de ferro excederá 70% em peso, e tipicamente também excederá 75% em peso do peso total da liga.
[0043] A liga da presente invenção consiste em 3,0 - 7,0% em peso de Cr; 1,3 - 3,0% em peso de C; 0,2 - 2,0% em peso de B; 2,0 - 10,0% em peso de V; opcionalmente 1,5% em peso ou menos de Si; opcionalmente 1,0% em peso ou menos de Mn, opcionalmente 2,0% em peso ou menos de Mo; opcionalmente 1,5% em peso ou menos de Ni; o balanço sendo Fe e impurezas inevitáveis.
[0044] Aqui, as "impurezas inevitáveis" representam aqueles componentes que originam do método de fabricação da liga dos quais estão contidas as impurezas nos materiais de partida. A quantidade de impurezas inevitáveis é genericamente 0,10% em peso ou menos, preferivelmente 0,05% em peso ou menos, ainda preferivelmente 0,02% em peso ou menos, mais preferivelmente 0,01% em peso ou menos. Típicas impurezas incluem P, O, S, e outras impurezas bem conhecidas por aqueles versados. Notavelmente, embora alguns dos elementos recitados na reivindicação 1 possam ser vistos como impurezas em outras ligas, na liga da presente invenção os elementos recitados acima e nas reivindicações não são abrangidos pelo termo "impurezas inevitáveis", quando eles são adicionados intencionalmente à liga da presente invenção.
[0045] A liga da presente invenção pode ser fabricada através de métodos convencionais bem conhecidos por aqueles versados na técnica. Por exemplo, é possível preparar-se a liga da presente invenção através de mistura de pós dos elementos metais em uma apropriada proporção e fundindo a mistura, seguida por apropriado resfriamento.
[0046] A composição recitada na reivindicação 1 refere-se ao conteúdo dos respectivos elementos de formação de liga em % em peso, como determinada por Espectrometria de Absorção Atômica (AAS). Notavelmente, a composição de liga como presente no revestimento final, como presente sobre um substrato após uso de um apropriado método como cladeamento com laser para formação de um revestimento da liga da invenção, pode diferir levemente da composição de liga definida na reivindicação 1, que é a composição do pó de material bruto empregado durante a etapa de formação de revestimento, por exemplo, na etapa de cladeamento com laser ou etapa de cladeamento de pó com plasma. A razão para isto é que elementos originando-se do ambiente (por exemplo, nitrogênio ou oxigênio através de cladeamento com laser em ar, ou carbono ou oxigênio ou nitrogênio através de cladeamento de plasma usando um gás hidrocarboneto como combustível) podem ser incorporados em alguma extensão no revestimento.
[0047] Os elementos da liga serão agora descritos com referência a sua função acreditada e quantidades preferidas:
Cromo (Cr)
[0048] Cromo (Cr) está presente em uma quantidade de 3,0 - 7,0% em peso da liga.
[0049] Cromo serve para tornar o revestimento obtido suficientemente duro e resistente à corrosão. O limite inferior da quantidade de Cr é 3,0% em peso, mas a quantidade de Cr também pode ser maior que 3,0% em peso, tal como 3,5% em peso, ou maior. Preferivelmente, Cr está contido em uma quantidade de 4,0% em peso ou maior, mais preferivelmente 4,5% em peso ou maior, tal como 4,7% em peso ou maior.
[0050] O limite superior é de 7,0% em peso, mas também pode ser menos que 7,0% em peso, tal como 6,5% em peso. A quantidade de Cr é preferivelmente 6,0% em peso ou menos, tal como 5,7% em peso ou menos. Estes limites superior e inferior podem ser livremente combinados, de modo que a quantidade Cr possa estar na faixa de 3,5 - 6,5% em peso ou 4,0 - 6,0% em peso.
Carbono (C)
[0051] Carbono inesperadamente obtém alta dureza e resistência a desgaste, em particular em combinação com as requeridas quantidades de Cr e V.
[0052] A quantidade de carbono é 1,3 - 3,0% em peso.
[0053] O limite inferior é 1,3% em peso, mas também pode ser 1,4% em peso ou maior, ou 1,5% em peso ou maior.
[0054] O limite superior do teor de carbono é 3,0% em peso, mas também pode ser 2,8% em peso ou menos ou 2,7% em peso ou menos. Novamente, aqui e em todos os outros exemplos, os limites superior e inferior podem ser combinados de qualquer maneira, de modo que a quantidade de carbono possa ser, por exemplo, de 1,4 a 2,7% em peso.
Boro (B)
[0055] Boro está presente em uma quantidade de 0,2 - 2,0% em peso. O limite inferior é 0,2% em peso, mas também pode ser maior que 0,20% em peso, tal como 0,3% em peso. Preferivelmente, a quantidade de boro é 0,5% em peso ou mais, tal como 0,7% em peso ou mais.
[0056] O limite superior é 2,0% em peso, mas também pode ser menos que 2,0% em peso, tal como 1,8% em peso ou menos, ou 1,50% em peso ou menos. Preferivelmente, o limite superior da quantidade de B é 1,2% em peso ou menos, tal como 1,0% em peso.
[0057] A presença de B diminui a temperatura liquidus, típica por cerca de 100oC, como comparado a ligas similares sem B. O ponto de fusão inferior diminui o consumo de energia para fusão de pó de liga usado em um processo de revestimento em sua superfície, e assim também diminui a ZTA (zona termicamente afetada), o que beneficia qualidade de produto e permite evitar substancialmente deterioração do substrato e a liga. B também aumenta a soldabilidade da liga.
[0058] Como uma consequência, através de inclusão de boro na quantidade especificada, o revestimento obtido se torna robusto com menos variações da composição química no revestimento depositado, e o revestimento pode ser provido em uma maneira eficiente em energia. Ainda, os boretos formados durante a solidificação são uma parte essencial da invenção para manutenção de dureza do revestimento.
Vanádio (V)
[0059] A liga da presente invenção contém 2,0 - 10,0% em peso de V.
[0060] O limite inferior de V é 2,0% em peso. O limite inferior, entretanto, também pode ser 3,0% em peso ou 4,0% em peso.
[0061] O limite superior é 10,0% em peso, mas também pode ser 8,0% em peso ou menos ou 6,0% em peso ou menos, tal como 5,7% em peso ou menos.
Componentes Opcionais
[0062] Si, Mn, Mo e Ni são componentes opcionais da liga da presente invenção. Estes componentes podem estar completamente ausentes, mas a presente invenção também abrange realizações onde um, dois, três ou todos os quatro dos mesmos estão presentes. Por exemplo, Si e Mn podem estar presentes, enquanto Mo e Ni estão ausentes. Como outro exemplo, Si, Mn e Ni podem estar presentes, enquanto Mo está ausente.
Silício (Si)
[0063] Se silício está presente, sua quantidade é 1,5% em peso ou menos, preferivelmente 1,2% em peso ou menos, tal como 1,0% em peso ou menos ou 0,9% em peso ou menos.
[0064] Como Si é opcional, não há limite inferior especificado. Ainda, se Si está presente, sua quantidade pode ser 0,1% em peso ou mais, ou 0,5% em peso ou mais, tal como 0,7% em peso ou mais ou 0,8% em peso ou mais.
[0065] Si é principalmente adicionado de modo a evitar a formação de óxidos de Fe e outros metais de formação de liga, quando Si tem uma alta afinidade para oxigênio. Adição de Si assim é preferida em casos em que os materiais de partida da liga contêm oxigênio ou óxidos, ou onde a fabricação da liga é conduzida sob condições contendo oxigênio.
Manganês (Mn)
[0066] Se Mn está presente, sua quantidade é 1,0% em peso ou menos, preferivelmente 0,8% em peso ou menos, mais preferivelmente 0,6% em peso ou menos, tal como 0,5% em peso ou menos.
[0067] Na medida em que Mn é opcional, não há limite inferior especificado. Ainda, se Mn está presente, sua quantidade pode ser 0,1% em peso ou mais, ou 0,2% em peso ou mais. Uma quantidade na faixa de 0,3 - 0,5% em peso, tal como 0,4% em peso, também é possível.
Molibdênio (Mo)
[0068] Mo está opcionalmente presente e pode servir principalmente para aperfeiçoar a resistência a corrosão. Sem desejar ser preso por teoria, a formação de liga de Mo é acreditada aperfeiçoar a resistência à corrosão por pite, o assim chamado valor PRE.
[0069] Na liga da presente invenção, Mo pode estar contido em uma quantidade de até 2,0% em peso. O limite inferior não é particularmente limitado, e pode ser, por exemplo, 0,1% em peso ou mais, mas também pode ser 0,2% em peso ou mais.
[0070] O limite superior é 2,0% em peso ou menos, mas também pode ser 1,5% em peso ou menos, e é preferivelmente 1,0% em peso ou menos, ainda preferivelmente 0,8% em peso ou menos ou 0,6% em peso ou menos.
Níquel (Ni)
[0071] Níquel está opcionalmente presente e pode servir principalmente para aperfeiçoar a resistência à corrosão.
[0072] Se presente, a quantidade de Ni é 1,5% em peso ou menos. O limite inferior da quantidade de Ni não é especificado na medida em que ele é opcional, e pode ser maior que 0% em peso ou 0,1% em peso, mas também pode ser 0,2% em peso.
[0073] O limite superior da quantidade de Ni é 1,5% em peso, mas também pode ser 1,0% em peso ou menos. Preferivelmente, a quantidade de Ni é 0,8% em peso ou menos ou 0,6% em peso ou menos.
[0074] Em uma modalidade preferida, todos os componentes opcionais Si, Mn, Mo e Ni estão presentes. Em um aspecto preferido desta modalidade, a quantidade de cada um destes é 1,0% em peso ou menos. Em uma modalidade desta modalidade preferida, a quantidade de Si é a mais alta entre Si, Mn, Mo e Ni, e está ainda preferivelmente entre 0,7% em peso ou maior ou 0,8% em peso ou maior, mas menor que 1% em peso. Em uma tal modalidade, a quantidade de Mn, Mo e Ni pode ser cada 0,5% em peso ou menos.
Pó e Fabricação de Pó
[0075] Durante seu uso para formação de um revestimento através de um método tal como cladeamento de laser ou aspersão a plasma, a liga pode ser requerida estar na forma de pó.
[0076] O método para produção de pó não é particularmente limitado, e métodos apropriados são bem conhecidos por aqueles versados na técnica. Tais métodos incluem atomização, por exemplo, através de uso de atomização com jato de água, ou atomização com gás.
[0077] As partículas em forma de pó originando-se da produção de pó podem ser usadas como tal, mas podem ser classificadas através de operações apropriadas como peneiramento de modo a eliminar-se partículas muito grandes ou muito pequenas, por exemplo, de modo a reduzir sua quantidade para 2% em peso ou menos, ou para eliminá- las completamente.
[0078] As partículas são preferivelmente peneiradas de modo a reduzir-se o teor de partículas excedendo 250 μm em tamanho de partícula e partículas menores que 5 μm. A ausência ou presença de tais partículas pode ser então determinada através de análises com peneiras, seguindo, por exemplo, a norma ASTM B214-16.
[0079] Alternativamente, aqueles versados na técnica também podem empregar outros meios para determinação de distribuição de tamanho de partículas, usando, por exemplo, uma técnica de dispersão de laser como definida na norma ISO 13320:2009 e empregada, por exemplo, pelo Mastersizer 3000, obtenível de Malvern. Aqui, o diâmetro médio Dw90 é preferivelmente de 5 a 250 μm, mais preferivelmente de 5 a 200 μm, ainda preferivelmente de 10 a 100 μm ou de 5 a 80 μm. Também em tais realizações, partículas excedendo 250 μm podem ser excluídas por peneiramento, ou podem ser reduzidas para 2% em peso ou menos.
[0080] Em caso de haver uma discrepância entre um tamanho de partícula obtido por análise de peneiras e um tamanho de partícula obtido por dispersão de laser, a técnica de dispersão de laser é para ser usada e prevalece.
Resistência ao Desgaste e Dureza
[0081] Dureza refere-se a HRC (dureza Rockwell) determinada de acordo com a norma SS ISO 6508-1:2016. O revestimento preferivelmente tem uma dureza de 60 HRC ou maior, mais preferivelmente 62 HRC ou maior, ainda preferivelmente 65 HRC ou maior.
[0082] Simultaneamente com uma tal dureza, o revestimento tem um desgaste de 25 mm3 ou menos, preferivelmente 20 mm3 ou menos, de acordo com a norma ASTM G65-16, Procedimento A.
Substrato e Ligação de Substrato
[0083] O substrato sobre o qual o revestimento da presente invenção é para ser provido não é particularmente limitado, mas é em qualquer caso um material inorgânico resistente a calor de modo a permitir um método de deposição utilizando temperaturas elevadas de, por exemplo, 250°C ou maior sobre a superfície de substrato. O substrato é tipicamente selecionado de materiais cerâmicos, materiais de metal cerâmico e materiais metálicos. O material metálico é preferido, e é preferivelmente selecionado de um metal ou uma liga de metal. A liga de metal é preferivelmente baseada em ferro, e um exemplo particularmente preferido inclui aço, incluindo aço inoxidável e aço ferramenta.
[0084] Em uma modalidade, o substrato é fabricado de um material metálico tendo um ponto de fusão menor que a liga da invenção. Isto é acreditado facilitar a formação de uma ligação metalúrgica entre o revestimento fabricado a partir da liga da invenção e o substrato, quando então as partículas de pó da liga atingindo o substrato fundirão parcialmente ou amolecerão termicamente o substrato, permitindo uma melhor difusão da liga da presente invenção no substrato e possivelmente permitindo a formação de uma certa fase de transição metalúrgica entre o substrato e o revestimento.
[0085] A presença de uma ligação metalúrgica entre o substrato pode ser avaliada através de exame de área de transição entre o revestimento e o substrato em uma seção transversa do artigo revestido. Uma tal observação pode ser feita através de um apropriado microscópio. Uma ligação metalúrgica presente na área de transição entre o substrato e o revestimento preferivelmente origina um padrão de difração de raios-x que é diferente do substrato puro e a liga pura e/ou o revestimento, pelo que indicando a formação de uma fase de transição.
Método de Revestimento
[0086] O artigo revestido pode ser formado através de provimento de um revestimento da liga sobre o artigo, e o método para produção não é particularmente limitado. Métodos preferidos incluem uma etapa de formação de revestimento empregando qualquer um de cladeamento de laser, aspersão a plasma, cladeamento de pó de plasma, ou aspersão de arco de arame tal como arco de arame de transferência de plasma (PTWA). Ainda, em princípio qualquer método de aspersão térmica pode ser empregado, incluindo HVOF.
Exemplo
[0087] Os inventores prepararam exemplos de uma liga em forma de pó tendo as seguintes composições (em % em peso), o balanço sendo ferro. Os pós de liga foram cladeados com laser para formação de um revestimento de 1,5 mm de espessura, usando um laser com uma energia de 3,5 kW. A seguinte tabela provê os resultados:
Figure img0001
[0088] Todos os revestimentos exibiram a requerida dureza e adequada resistência ao desgaste.

Claims (18)

1. Liga à base de ferro, caracterizada pelo fato de que consiste em 1.1 - 7,0% em peso de Cr; 1.3 - 3,0% em peso de C; 0,3 - 2,0% em peso de B; 2,0 - 10,0% em peso de V; 1.5 % em peso ou menos de Ni, mas maior que 0; opcionalmente 1,5% em peso ou menos de Si; opcionalmente 1,0% em peso ou menos de Mn; opcionalmente 2,0% em peso ou menos de Mo; o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis na quantidade de 0,10% em peso ou menos.
2. Liga à base de ferro de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o teor de Cr é de 3,2 - 6,8% em peso.
3. Liga à base de ferro de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o teor de B é de 0,3 - 1,2% em peso.
4. Liga à base de ferro de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que o teor de Ni é de 1,0% em peso ou menos.
5. Liga à base de ferro de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o teor de Mo é maior que 0, e é preferivelmente 0,8% em peso ou menos.
6. Liga à base de ferro de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o teor de V é de 4,0 a 8,0% em peso.
7. Liga à base de ferro de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que o teor de C é de 1,5 - 2,8% em peso.
8. Liga à base de ferro de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que o teor dos componentes opcionais Si, Mn e Mo é, cada, 1,0% em peso ou menos.
9. Liga à base de ferro de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de estar em forma de pó.
10. Liga à base de ferro de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que o pó não contém ou contém menos que 2% em peso de partículas tendo um tamanho de partícula excedendo 250 μm e partículas menores que 5 μm, como medido por análise com peneiras de acordo com a norma ASTM B214-16.
11. Liga à base de ferro em forma de pó de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizada pelo fato de que consiste em partículas tendo um tamanho de partícula entre 5 - 200 μm, como medido por análise com peneiras de acordo com a norma ASTM B214- 16.
12. Liga à base de ferro em forma de pó de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizada pelo fato de que consiste em partículas tendo um tamanho de partícula entre 20 - 200 μm, como medido por análise com peneiras de acordo com a norma ASTM B214-16.
13. Artigo, caracterizado pelo fato de ter um substrato e um revestimento, o revestimento sendo formado a partir de uma liga à base de ferro como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 12.
14. Artigo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de ser um cilindro hidráulico ou rolo usado na indústria de aço ou mineração.
15. Artigo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o revestimento tem ambos de - uma dureza de 60 HRC ou maior, como medida pela norma SS-EN ISO 6508-1:2016; e - um desgaste de 25 mm3 ou menos de acordo com a norma ASTM G65-16, Procedimento A.
16. Artigo de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 15, caracterizado pelo fato de que o substrato é feito de um metal ou liga de metal, preferivelmente aço, aço ferramenta, ou aço inoxidável.
17. Método para formação de um artigo revestido, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de - prover um substrato e - formar um revestimento sobre o substrato em que o revestimento é feito de uma liga como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 8 e a etapa de formar o revestimento utiliza um pó de liga como definido em qualquer uma das reivindicações 9 a 12.
18. Método para formação de um artigo revestido, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a etapa de formar um revestimento é uma etapa de cladeamento com laser, uma etapa de cladeamento de pó de plasma, uma etapa de arco de transferência de plasma ou uma etapa de HVOF.
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