Plasma Treatment of Cobalt-Based Alloys

Summary: As superligas são materiais capazes de se manterem com alta resistência mecânica e à corrosão em elevadas temperaturas [1], formadas a partir de três elementos base: níquel, ferro-níquel e cobalto [2]. Cada classe de superliga, em função de suas propriedades, pode ser aplicada onde se exige alta resistência ao desgaste, ao calor e à corrosão. Geralmente, elas são empregadas em temperaturas superiores a 540°C, em ambientes onde se exige do material boa estabilidade metalúrgica e resistência à degradação superficial [2,3].
O alto teor de cromo na composição das superligas de cobalto é responsável pela elevada resistência à corrosão, além de contribuir para o aumento da resistência pela formação de solução sólida e de carbonetos [4,5]. Algumas ligas de cobalto, devido à sua alta resistência à corrosão, são utilizadas como material biocompatível [4].
Nas ligas Co-Cr, a utilização de tratamentos termoquímicos tem por finalidade formar a fase S para aumentar a resistência à corrosão e ao desgaste. A fase S, uma solução sólida supersaturada de N e/ou C difundidos nos interstícios da estrutura CFC foi identificada pela primeira vez por Bell e Zhang em 1985 [6] em um aço inoxidável austenítico após tratamento termoquímico de nitretação a plasma. Desde então a formação de fase S em aços inoxidáveis austeníticos tem sido extensivamente estudada e relatada [7].
Durante muitos anos, considerava-se que a fase S poderia ser formada somente em ligas com estrutura totalmente CFC. Esse fato pode explicar o atraso de quase duas décadas no conhecimento da engenharia de superfície da fase S em ligas Co-Cr em relação às pesquisas sobre formação da fase S em aços inoxidáveis e ligas Ni-Cr [8].
Diferentemente dos aços inoxidáveis austeníticos, as ligas de cobalto, à temperatura ambiente, possuem estrutura cristalina mista, com fases com estrutura hexagonal compacta estável (Co-ε) e fases com estrutura cúbica de faces centradas metaestável (Co-α), visto que a cinética de transformação da estrutura CFC para HC é muito lenta [8]. De acordo com Li et al. [9] e Chen et al. [10], embora a microestrutura inicial das ligas Co-Cr não satisfaçam o requisito de uma estrutura inteiramente CFC, a formação da fase S é possível, pois elementos estabilizadores da estrutura CFC, como N e C, quando introduzidos na superfície das ligas Co-Cr podem converter parte da fase com estrutura HC em CFC e posteriormente formar a
fase S. Várias pesquisas têm sido direcionadas para compreender a formação de fase S em ligas Co-Cr e grandes avanços científicos já foram obtidos. No entanto, o mecanismo de formação da fase S em ligas de cobalto ainda não está completamente esclarecido [10].
As superligas de cobalto mais relatadas na literatura em estudos de tratamentos termoquímicos pertencem à classe Co-Cr-Mo. A superliga a ser utilizada neste trabalho possui um alto teor de Fe na sua composição, pertencendo ao sistema Co-Cr-Fe. Essa classe de superliga é pouco mencionada na literatura, com poucos relatos a respeito de sua microestrutura, propriedades mecânicas e tribológicas.

Starting date: 09/05/2017
Deadline (months): 46

Participants:

Role	Name
Coordinator *	ANTONIO CESAR BOZZI
Student Master *	LEONARDO BELICHI VIEIRA
Student Master *	FILIPE DONDONI RAMOS
Student Master *	DANIELA BAHIENSE DE OLIVEIRA