REVESTIMENTOS

Os revestimentos podem ser compostos por materiais altamente resistentes ao desgaste por abrasão, erosão e corrosão, são extremamente importantes na indústria metal mecânica. Nos últimos anos houve uma grande evolução nos

revestimentos de ferramentas, proporcionando um grande ganho na vida útil de ferramentas (LE BOURHIS et al., 2009). A finalidade principal de um revestimento é aumentar a resistência ao desgaste da camada superior que entra em contato com o cavaco e com a peça (DINIZ et al.,2006). Muitas vezes, é mais factível alterar as condições de contato da ferramenta do que alterar o mecanismo de desgaste da ferramenta. Por exemplo, quando a difusão é identificada como o principal mecanismo de desgaste da ferramenta, um revestimento que reduz o atrito de contato e a temperatura na interface pode ser usado, pois o mecanismo de difusão ocorre apenas em altas temperaturas de contato (WOSNIAK, 2011).

Os revestimentos são normalmente mais duros que a própria ferramenta, com o objetivo de melhorar as propriedades de resistência ao desgaste abrasivo e químico, além de ter uma boa aderência ao substrato.

Nas últimas décadas, ocorreram importantes avanços na área de revestimentos e alguns destes são (BUNSHAH, 2001).

 Ligas de nitretos de Ti, e.g., (Ti, Al) N;

 Carbonitretos de Ti, e.g., Ti (C, N);

 Revestimentos multicamada de diferentes nitretros;

 Revestimentos de nitreto de boro cúbico por métodos de PVD de plasma assistido e CVD para a usinagem de materiais ferrosos.

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2.3.1 Técnicas de aplicação

O revestimento de ferramentas e usinagem pode ocorrer por meios químicos ou físicos e as variantes do processo são:

 Processo CVD (Chemical Vapor Deposition, Deposição Química de Vapor); a deposição química de vapor pode ser definida como a deposição de um elemento sólido sobre uma superfície aquecida, através de uma reação química em fase de vapor. Este tipo de revestimento é feito em temperaturas de 800°C a 1100°C. O CVD é parte da classe de processos de transferência de vapor do tipo atômico, a qual faz a deposição de materiais em forma de átomos, de moléculas, ou a combinação destes. Sua espessura varia de 2 a 20 µm e a cobertura é total (PIERSON, 1999; ABELE et al., 2002).

 Processo PVD (Physical Vapor Deposition, Deposição física de Vapor). Para este estudo é o mais importante. O processamento PVD é feito sob alto vácuo a temperaturas que variam na ordem de 150° e 500 °C. O material de revestimento sólido de alta pureza (metais como titânio, cromo e alumínio) pode ser evaporado pelo calor ou então bombardeado com íons (pulverização catódica). Ao mesmo tempo, é introduzido um gás reativo (por exemplo, nitrogênio ou um gás que contenha carbono); formando um composto com o vapor metálico que se deposita nas ferramentas ou nos componentes na forma de um revestimento fino e altamente aderente. Para atingir uma espessura de revestimento uniforme, as peças devem girar várias vezes a uma velocidade constante. As propriedades do revestimento (como dureza, estrutura, resistência química e resistência à temperatura, aderência) podem ser controladas (BALZERS, 2012).

2.3.2 Brocas revestidas com PVD TiAlN

O nitreto de titânio alumínio (TiAlN) é um revestimento de alto desempenho que se sobressai na usinagem de materiais abrasivos e de difícil usinagem, como o ferro fundido, ligas de alumínio, aços ferramenta e ligas de níquel. A ductilidade melhorada do ((Ti, Al) N) torna-o uma excelente escolha para usinagens de corte interrompido. O revestimento de nitreto de titânio e alumínio é muito utilizado atualmente na indústria de autopeças, devido sua grande versatilidade em vários tipos de processo de usinagens. Este revestimento é uma alternativa na redução da utilização de fluidos de corte na usinagem que busca a diminuição da poluição ambiental. O bom desempenho da usinagem a seco com ferramentas de corte revestidas com TiAlN deve-se ao fato de que esse revestimento mantém as propriedades de alta dureza e resistência à oxidação quando operando a altas temperaturas (SANTOS et al., 2007). A elevada resistência à oxidação pode ser devida à formação de uma camada externa de óxido, bem aderida e estável, formada pela difusão do alumínio e uma camada interna de óxido de titânio formada na interface revestimento/substrato. Essas duas camadas de óxido favorecem a

redução da taxa de oxidação pela inibição da difusão do oxigênio no substrato sob o revestimento (CHEN et al., 2003).

Este revestimento possui grande versatilidade na usinagem de vários tipos de aços, um dado importante do revestimento a ser citado é a microdureza, medida por nanoindentação, que determinou a microdureza de 30 ± 8,4 GPa, porém com a elevação da temperatura em 500°C os revestimentos com AlCrN se mantem mais duros que o TiAlN (FOX RABINOVICH et al., 2006).

2.3.3 Brocas revestidas com PVD AlCrN-based

Devido ao domínio do emprego de ferramentas revestidas com TiAlN, onde as melhorias acontecem pontualmente, iniciou-se o desenvolvimento de novas gerações de revestimentos baseados nos elementos Al-Cr-N. A grande vantagem desse sistema é a otimização da resistência ao desgaste abrasivo, da dureza a altas temperaturas e da resistência à oxidação, em comparação com os revestimentos tradicionais de TiAlN. As realizações de testes abrangentes demonstram que, tanto em altas velocidades de corte quanto em condições convencionais, há uma melhoria da eficiência (GÜHRING, 2009; MATTES, 2009). Com o emprego dos revestimentos compostos por AlCrN obtém-se uma maior resistência à abrasão, menor tendência à adesão, grande tenacidade e baixa rugosidade da sua superfície. Estas características possibilitam o aumento do rendimento nas operações de furação, sendo recomendado para furos profundos (BALZERS, 2012). No caso de um torneamento com corte interrompido e fresamento, o revestimento de AlCrN monocamada apresentou bons resultados com relação ao desgaste, comparado ao TiAlN (KALSS et al., 2005).

É importante identificar e diferenciar a existência de alguns tipos de revestimento com nitreto de alumínio e cromo, como AlCrN que é um revestimento monocamada, formado por Al0,4Cr0,6N, com microdureza em torno de 30 GPa e

espessura de até 4,0 µm. Comercialmente este revestimento é chamado pela Balzers como Balinit Alcrona®. O outro tipo de revestimento é AlCrN-based, multicamadas, com espessura de até 4,0 µm. Sua composição é de Al0,6Cr0,4N /

Comercialmente este revestimento é denominado pela Balzers como Balinit Hélica® (LE BOURHIS et al., 200; ENDRINO et al., 2005).

As diferenças entre os tipos de revestimentos AlCrN e AlCrN-based são consideráveis. O estudo de Endrino et al. (2005), analisa o comportamento dos revestimentos no fresamento de aço inoxidável AISI 316, a diferença entre os tipos desses revestimentos foi de vinte metros linear a mais de usinagem com o emprego do revestimento multicamada, considerando o mesmo desgaste de flanco. O revestimento AlCrN-Based possui maior resistência à oxidação em temperaturas em torno de 1000°C, e alta resistência à propagação de trincas em temperaturas elevadas.