Revestimentos de metal duro

Mar 07, 2024

Dr. Yuri Zhuk explora tungstênio/carboneto de tungstênio CVD como substituto para cromo duro e revestimentos de spray térmico.

Um revestimento de matriz metálica de tungstênio/carboneto de tungstênio desenvolvido no Reino Unido está sendo adotado pela Airbus e outros usuários globais de componentes críticos aeroespaciais, de energia e de controle de fluxo como um substituto para o cromo duro (HCP) e o revestimento de spray térmico, HVOF

Os regulamentos REACH (Registro, Avaliação, Autorização e Restrição de Produtos Químicos) da UE e do Reino Unido proibirão o uso de sais de cromo hexavalente cancerígenos usados ​​na produção de HCP até abril de 2024 devido a riscos à saúde e ao meio ambiente. A busca por um substituto adequado tem sido uma prioridade fundamental da cadeia de fornecimento para fabricantes de aeronaves e outros usuários de HCP há vários anos.

O HVOF é um dos revestimentos de pulverização térmica mais utilizados e é frequentemente considerado uma alternativa ao HCP. No entanto, tem várias limitações; Os revestimentos por aspersão térmica podem formar uma camada espessa (até vários mm) em superfícies externas, mas não podem ser aplicados em superfícies ocultas ou em geometrias complexas. Não formam uma ligação química ou metalúrgica forte com a peça revestida e dependem da rugosidade do substrato para formar a chave para sua adesão mecânica. Como resultado, o revestimento depositado é muito áspero e, como acontece com o HCP, requer retificação para obter um acabamento aceitável.

A Hardide Coatings, uma desenvolvedora de revestimentos de superfície avançados com sede no Reino Unido, desenvolveu uma família de revestimentos de matriz metálica de tungstênio/carbeto de tungstênio nanoestruturados e de deposição química de vapor em baixa temperatura (CVD), projetados como alternativas ao HCP e ao HVOF, superando ambos em muitas propriedades críticas.

O processo CVD significa que o revestimento Hardide CVD pode atingir superfícies internas e externas e revestir geometrias complexas, ao contrário do HCP e do HVOF. HCP e HVOF devem ser retificados após o revestimento para obter tolerâncias e um acabamento superficial uniforme. Isto aumenta o custo e o tempo de produção e restringe o formato das peças a serem revestidas a faces planas ou cilíndricas simples. Os revestimentos Hardide CVD aplicados normalmente têm um acabamento superficial de ~0,5 - 0,6 mícron Ra, que pode ser polido até 0,2 - 0,3 mícron Ra sem a necessidade de retificação.

Hardide-A foi desenvolvido especificamente para atender às necessidades da indústria aeroespacial e corresponde à espessura (50 – 100 mícrons) e dureza (800 – 1200 Hv) do HCP, o que simplifica a transição, eliminando a necessidade de alterar desenhos e dimensões de pré-revestimento .

Devido à baixa expansão térmica do Hardide-A, o revestimento depositado normalmente está sob tensão residual de compressão e está livre das microfissuras típicas do HCP. Como resultado, o revestimento de carboneto de tungstênio CVD é uma excelente barreira contra a corrosão, superando o HCP nesta importante característica. O revestimento possui maior ductilidade e tenacidade, débito mínimo de fadiga – desempenho de fadiga de alto ciclo muito melhor do que HCP ou HVOF, e fornece proteção aprimorada contra escoriações.

Após um longo e extenso programa de testes, a Hardide Coatings foi selecionada pela Airbus para fornecer seu revestimento Hardide-A como substituto do HCP e agora está revestindo componentes de asas das aeronaves Airbus A320, A330, A380 e A400M. Uma das peças feitas de chapa de aço fina tinha revestimento HVOF especificado, mas na produção a maioria das peças deformou após o revestimento HVOF quando a camada de pulverização térmica esfriou. O revestimento Hardide CVD provou ser uma alternativa melhor, sem distorção das peças. Um fabricante europeu de helicópteros aprovou o revestimento Hardide CVD em um eixo de caixa de engrenagens em substituição ao revestimento HVOF, já que o revestimento Hardide liso demonstrou ser muito menos abrasivo para vedações, reduzindo o risco de vazamento de óleo e corte de manutenção. Um grande produtor de bombas de deslocamento positivo com sede nos EUA está usando cada vez mais o revestimento CVD para substituir o HCP em pistões e cilindros e relatou um aumento de 3x na vida útil da bomba ao manusear fluidos abrasivos.

Cada alternativa ao cromo duro e ao HVOF possui características diferentes e nenhuma será um substituto exato, portanto a avaliação da aplicação e de seus requisitos de desempenho é essencial para determinar a melhor solução. Essa abordagem, seguida por testes extensivos e avaliação baseada em evidências para garantir que os critérios de desempenho sejam atendidos, identificará a alternativa mais adequada para a substituição do cromo duro e do HVOF, componente por componente.