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teve uma dramática influência na área de aspersão térmica. Esta técnica é baseada em um projeto especial de tocha, no qual a chama é comprimida sofrendo uma expansão livre na saída do bocal da tocha, desta forma experimentando uma acentuada aceleração do gás. Um esquema de uma tocha típica de HVOF é mostrado na figura 3.2. Através de uma apropriada injeção do pó alimentado na parte anterior da tocha e concêntrica com a chama, as partículas são aceleradas a velocidades tão altas que podem atingir valores supersônicos. Desta forma, durante o impacto no substrato, as partículas se achatam tornando-se finas e ligando-se bem tanto ao substrato quanto às partículas vizinhas, conduzindo a um recobrimento mais denso e proporcionando uma melhor adesão, quando comparado aos recobrimentos depositados por aspersão a plasma. Entretanto, a temperatura que pode ser atingida pelas partículas do pó é limitada, devido à baixa temperatura da chama de combustão, quando comparada à chama de plasma, sendo raramente possível a sua utilização para deposição de cerâmicas refratárias. De particular importância é o fato de recobrimentos duros (WC-Co, Stellite) apresentarem dureza e resistência ao desgaste superior àquelas apresentadas por estes mesmos materiais quando depositados por aspersão a plasma atmosférico. (2)

O fluxo de gás na chama pode atingir velocidades de 1.700 m/s, embora a velocidade das partículas seja inferior, de 100 - 500 m/s. A temperatura é limitada à cerca de 3.000° C, o que é bastante baixa quando comparada às temperaturas atingidas pelo plasma.(12)

Bocal Sistema de Resfriamento Alimentação do gás

Figura 3.2 . Ilustração do esquema de uma tocha de HVOF. (2)

Para a obtenção de recobrimentos que apresentem as excelentes características previstas para os recobrimentos processados através de HVOF, torna-se necessário um investimento no desenvolvimento de parâmetros da aspersão que o capacitarão a produzir tais revestimentos. Em muitos aspectos, o processo de aspersão por HVOF é muito mais simples que o processo de aspersão a plasma, embora um número similar de variáveis de processo exista em cada um deles.(12) _{Como o processo de HVOF é relativamente novo, a} influência das variáveis de processo, na estrutura e nas propriedades dos recobrimentos, ainda não foi totalmente investigada.

A velocidade e a temperatura das partículas durante o impacto com o substrato são os principais fatores que influenciam a formação e as propriedades dos recobrimentos produzidos por HVOF. Estes, por sua vez, são dependentes dos parâmetros de processo tais como: vazão do gás de arraste, vazão do gás combustível, vazão de oxigênio, taxa de alimentação do pó, tamanho e distribuição de tamanho das partículas do revestimento, temperatura atingida na câmara de combustão, geometria do bocal, resfriamento, distância de deposição, etc (20).

As variáveis analisadas em um plano de experimento para o processo HVOF, apresentadas por Knight e Smith (12)_{, são: o tipo de gás combustível; a} proporção entre o gás combustível e o oxigênio; a pressão e o fluxo total, o que determinará a temperatura; a velocidade e o potencial de oxigênio da chama; o comprimento e o diâmetro do bocal, o que determinará a velocidade e o tempo de residência da partícula na chama; e a velocidade relativa entre o bocal da tocha e o substrato. Já Edris e McCartney (21) optaram pelos seguintes parâmetros: tamanho da câmara de combustão; proporção entre o gás combustível e o oxigênio; fluxo total de gás; distância do bocal da tocha ao substrato; velocidade relativa entre o bocal da tocha e o substrato; fluxo de gás de arraste; taxa de alimentação do pó.

Das informações obtidas na literatura de projetos de experimento envolvendo processo HVOF, e a partir das conclusões obtidas nestes projetos pode-se observar que os principais parâmetros a serem avaliados são a proporção de gás combustível e gás oxidante que mantém a chama, a distância do bocal da tocha ao substrato e o tamanho da câmara de combustão. (12, 22, 21)

No trabalho de Crawmer e Kelbsbach (23)_{, que avaliou a condição de deposição} de WC-Co por HVOF, os parâmetros selecionados para o estudo foram: fluxo do combustível, fluxo de oxigênio, fluxo do gás de arraste, tipo de bocal da tocha, distância da tocha ao substrato, taxa de alimentação do pó, velocidade de deslocamento da tocha e temperatura da água de refrigeração da tocha. As condições de proporção de gases utilizadas neste trabalho variaram desde uma condição redutora (1/3,2) até uma condição levemente oxidante (1/4,75). Através dos resultados concluiu-se que os parâmetros mais importantes são a proporção do combustível/oxigênio, a distância da tocha ao substrato e o fluxo do gás de arraste. A combinação de alto fluxo de oxigênio e baixo fluxo de combustível aumentou a resistência, entretanto, com um aumento na quantidade de óxidos produzida, através do uso de uma chama teoricamente

quente. Elevado fluxo de gás de arraste resultou em uma alta resistência e ainda baixo teor de óxido. Com uma pequena distância do spray conseguiu-se uma maior resistência ao desgaste e uma maior dureza, mas se a distância for muito pequena resultará em maiores quantidades de tensões térmicas residuais.

Normalmente, nas referências, o gás combustível utilizado é o propileno o qual possui uma razão estequiométrica de combustão com o oxigênio de 1/4,5. Esta proporção de combustão é aquela responsável pela produção de uma chama neutra. Se a proporção de combustão é reduzida, moléculas não consumidas de oxigênio estarão presentes na chama criando um ambiente oxidante. Esta condição resultará em uma excessiva oxidação das partículas de metal fundido, conduzindo a uma grande quantidade de óxidos no recobrimento. Uma mistura rica no combustível criará um ambiente redutor na chama, e baixa temperatura resultando em um aumento da quantidade de partículas não fundidas e de porosidade, mas um baixo conteúdo de óxidos (4). A razão de oxigênio e gás combustível determina a temperatura, a velocidade e o potencial de oxigênio da chama.

Segundo Varacale (4) _{o principal produto de combustão é o CO, e não o CO} 2 como suposto para combustão completa, e desta forma a razão estequiométrica passa a ser 1:3 e não 1:4,5 quando utiliza-se propileno.