Oxidación en vapor de agua del acero inoxidable AISI 316 recubierto con Al-Si por deposición química de vapor en lecho fluidizado

Abstract

Oxidation in water vapor on stainless steel AISI 316 coated Al-Si by chemical vapor deposition in fluidized bed

Oxidação em vapor de água do aço inoxidável AISI 316 recoberto com Al-Si por deposição química de vapor em leito fluidizado

Resumen

El acero inoxidable AISI 316 fue recubierto con aluminio-silicio mediante deposición química de vapor en lecho fluidizado (CVD-FBR) a 540°C y posteriormente fue tratado térmicamente, para mejorar sus propiedades mecánicas y su comportamiento frente a la oxidación, por la interdifusión de los elementos de aleación. Después se realizó la oxidación del acero inoxidable recubierto con aluminio-silicio, a temperaturas de 700 y 750ºC, en un ambiente con 100% vapor de agua, para evaluar su comportamiento. Se realizaron curvas de ganancia de masa y las películas de óxidos se analizaron por medio de SEM y difracción de rayos X, para observar la morfología de los óxidos. Se realizó la simulación termodinámica del proceso de oxidación en vapor de agua de los substratos para conocer las posibles fases sólidas que se podrían formar. La forma de ataque a 750ºC es similar a 700ºC, aunque la velocidad de oxidación es mayor, ya que la difusión de los elementos de aleación y las reacciones de oxidación son más rápidas. Estos recubrimientos tienen una buena resistencia a la oxidación en vapor de agua, ya que forman una capa superficial de alúmina que protege al substrato del ataque corrosivo.

Palabras clave: recubrimiento, aluminio/silicio, deposición química de vapor, oxidación a alta temperatura, acero inoxidable, oxidación en vapor.

Abstract

Stainless steel AISI 316 was coated with aluminum-silicon by Chemical Vapor Deposition in Fluidized Bed Reactor (CVD-FBR) to 540°C and subsequently heat treated to improve its mechanical properties and its behavior against oxidation, by inter diffusion of the alloying elements. Later, oxidation was performed austenitic stainless steel aluminum-silicon coated at temperatures of 700 and 750°C, in an environment with 100% steam, to evaluate their performance. Mass gain graphs were made and oxide films were analyzed by SEM and X-ray diffraction to observe the morphology of the oxides. Thermodynamic simulation was carried out during oxidation in water vapor of the substrates for possible solid phases which could be formed. The form of attack at 750°C is similar to 700°C, although the rate of oxidation is increased, because the diffusion of the alloying elements and the oxidation reactions are faster. These coatings have good resistance to oxidation in water vapor and forming an alumina surface layer which protects the substrate from corrosion attack.

Keywords:coating, aluminum-silicon, chemical vapor deposition, high temperature oxidation, stainless steel, steam oxidation.

Resumo

O aço inoxidável AISI 316 foi recoberto com alumínio-silício por deposição química de vapor em leito fluidizado (CVD-FBR), a 540°C e posteriormente foi tratado termicamente, para melhorar suas

propriedades mecânicas e seu comportamento frente à oxidação, através da inter difusão dos elementos de liga. Depois foi realizada a oxidação do aço inoxidável, recoberto com alumínio-silício, a temperaturas de 700 e 750ºC, num ambiente com 100% vapor de água, para avaliar seu comportamento. Realizaramse curvas de ganho de massa e os filmes de óxidos foram analisados por médio de SEM e difracción de raios X, para observar a morfología dos óxidos. Realizou-se a simulação termodinâmica do processo de oxidação em vapor de água dos substratos para conhecer as possíveis fases sólidas que poder-se-iam formar. A forma de ataque a 750ºC foi similar a 700ºC, ainda que a velocidade de oxidação foi maior, já que a difusão dos elementos de liga e as reacções de oxidação são mais rápidas. Estes recubrimientos tiveram uma boa resistência à oxidação em vapor de água, já que foi formada uma capa superficial de alúmina que protege ao substrato do ataque corrosivo.

Palavras-chave:recubrimiento, alumínio/silício, deposición química de vapor, oxidação a alta temperatura, aço inoxidável, oxidação em vapor.

Marulanda Arevalo JL, Alucema Gallo O, Barón Jaimez JA. Oxidación en vapor de agua del acero inoxidable AISI 316 recubierto con Al-Si por deposición química de vapor en lecho fluidizado. rev.ion. 2014;27(1):49-57