Nitrocarbonetação eletrolítica à plasma em aço SAE 1045 : análise de mecanismos de desgaste por erosão-corrosão em meio aquoso – slurry

Abstract

O presente trabalho tem como objetivo investigar o comportamento em tribocorrosão do aço SAE 1045 revestido com PEN/C, utilizando um sistema desenvolvido e denominado Electrochemical Slurry Erosion Wear Test (ESEWT). Revestimentos Nitrocarburizados por Saturação Eletrolítica de Plasma (PEN/C) são obtidos por um processo de nitretação ou carbonitretação a plasma hidrostático de baixa temperatura e têm sido propostos para aumentar a resistência à corrosão e ao desgaste do aço. Paralelamente, no presente trabalho, desenvolveu-se um dispositivo que possibilitou aplicar uma metodologia inovadora para a avaliação simultânea e de forma isolada da participação dos fenômenos de degradação no processo erosivo-corrosivo. O dispositivo que permite essa avaliação, foi desenvolvido e acoplado no Equipamento de Erosão em Meio Aquoso (EEMA), já existente no LAPEC/UFRGS (Laboratório de Pesquisa em Corrosão), que simula o desgaste erosivo apenas no potencial livre(OCP). Assim, foi incrementada a capacidade de realizar análises eletroquímicas também fora do OCP, de forma simultânea a realização de ensaios de erosão em meio aquoso. Isso permitiu avaliar o efeito erosivo e corrosivo e a sinergia desses fenômenos nas taxas de perda de massa aço SAE 1045 revestido com PEN/C. Os testes ESEWT foram realizados em diferentes tempos de ensaio e sob diferentes condições eletroquímicas: sob proteção catódica e potencial de circuito aberto (OCP). Os resultados obtidos evidenciaram que o revestimento PEN/C aumentou a resistência à corrosão do aço SAE 1045. A sinergia entre desgaste erosivo e corrosão foi o principal fator que influenciou nas taxas de perda de massa de ambos os sistemas analisados (aço SAE 1045 e aço SAE 1045 revestido com PEN/C). O mecanismo de tribocorrosão do aço SAE 1045 foi resultado da sinergia entre a remoção do produto de corrosão e a ativação da superfície, gerada pelo processo erosivo resultante dos impactos das partículas de erodente. Para aço SAE 1045 revestido com PEN/C observou-se a sinergia entre a remoção das irregularidades superficiais ocasionadas pelo processo erosivo e a corrosão localizada.

The present work aims to investigate the tribocorrosion behavior of SAE 1045 steel coated with PEN/C, using a system developed and called Electrochemical Slurry Erosion Wear Test (ESEWT). Plasma Electrolytic Saturation Nitrocarburized Coatings (PEN/C) are obtained by a low-temperature hydrostatic plasma nitriding or carbonitriding process and have been proposed to increase the corrosion and wear resistance of steel. At the same time, in the present work, a device was developed that made it possible to apply an innovative methodology for the simultaneous and isolated assessment of the participation of degradation phenomena in the erosive-corrosive process. The device that allows this evaluation was developed and coupled to the Aqueous Erosion Equipment (EEMA), already existing at LAPEC/UFRGS (Corrosion Research Laboratory), which simulates erosive wear only at the free potential (OCP). Thus, the ability to carry out electrochemical analyzes outside the OCP was increased, simultaneously carrying out erosion tests in aqueous media. This allowed evaluating the erosive and corrosive effect and the synergy of these phenomena on the mass loss rates of SAE 1045 steel coated with PEN/C. The ESEWT tests were performed at different test times and under different electrochemical conditions: under cathodic protection and open circuit potential (OCP). The results obtained showed that the PEN/C coating increased the corrosion resistance of SAE 1045 steel. The synergy between erosive wear and corrosion was the main factor that influenced the mass loss rates of both systems analyzed (SAE 1045 steel and SAE 1045 coated with PEN/C). The tribocorrosion mechanism of SAE 1045 steel was the result of the synergy between the removal of the corrosion product and the activation of the surface, generated by the erosive process resulting from the impacts of erodent particles. For SAE 1045 steel coated with PEN/C, a synergy was observed between the removal of surface irregularities caused by the erosive process and localized corrosion.