Estudo do processo de sinterização de compactados de ferro em descarga elétrica na configuração ânodo-cátodo confinado

Abstract

A sinterização por plasma é processada em descarga elétrica em regime anormal, à baixa pressão (3 - 12 Torr) e mistura gasosa composta por um gás reativo (hidrogênio) e um gás inerte (argônio), ambos de alta pureza, os quais garantem atmosferas de tratamento de alta qualidade. Neste trabalho foi estudada: a) a sinterização por plasma em amostras compactadas de ferro na configuração ânodo; b) enriquecimento superficial com elementos de liga provenientes do cátodo durante a sinterização e c) o processo de sinterização seguido do tratamento superficial de nitretação por plasma num ciclo térmico único. São apresentados, inicialmente, resultados da caracterização da descarga elétrica, em particular, a evolução da temperatura e densidade de corrente em função da pressão, da mistura gasosa e da tensão aplicada ao cátodo. A caracterização das amostras e caracterização do perfil dos elementos de liga Cr e Ni, obtidos durante o enriquecimento superficial, foram obtidos por microscopia eletrônica de varredura e microssonda de energia dispersiva. Os mecanismos de sinterização superficiais são discutidos com base nos resultados da caracterização microestrutural das amostras sinterizadas em forno, por plasma na configuração cátodo e ânodo. É mostrado que através do efeito de pulverização catódica, o elemento cromo é depositado na superfície da amostra e por difusão durante a sinterização, forma uma camada enriquecida de aproximadamente 20 mm. Finalmente são mostrados resultados de sinterização seguido do tratamento superficial de nitretação por plasma num ciclo térmico único. Na sinterização e nitretação na configuração cátodo, foi observada uma camada composta densa e de maior espessura que a amostra sinterizada em forno. Na sinterização e nitretação na configuração ânodo, com a introdução do elemento cromo, foi observado um aumento tanto na microdureza como na espessura da camada.