Behavior of aluminium coating by CVD-FBR in steam oxidation at 700°C

Abstract

espanolSe han obtenido recubrimientos de aluminio por la tecnica de deposicion quimica de vapor por lecho fluidizado (CVD-FBR de sus siglas en ingles), sobre aceros inoxidables austeniticos (AISI 304, AISI 316 y AISI 317), con el proposito de evaluar la resistencia a la oxidacion en vapor de agua a 700oC. Los recubrimientos fueron caracterizados en su morfologia/composicion y fases cristalinas mediante las tecnicas de Microscopia Electronica de Barrido (MEB), con analisis de rayos X por dispersion de energia (EDAX de sus siglas en ingles) y Difraccion de Rayos X (DRX). Ademas, se realizo simulacion termodinamica mediante el software comercial Thermo-Calc®, con la finalidad de aproximar a las condiciones optimas la deposicion del recubrimiento sobre los mencionados aceros. Todos los especimenes sin y con recubrimiento de aluminio por CVD-FBR, fueron oxidados a la temperatura de 700oC, en una atmosfera proxima al 100% de vapor de agua por 1000 h. El recubrimiento de aluminio evito la formacion de islas o costra de oxidos y disminuyo la ganancia de masa de los aceros. El acero AISI 304 con recubrimiento presento una reduccion del 25% en la ganancia de masa en comparacion con el mismo acero sin recubrimiento y oxidado en las mismas condiciones; los aceros AISI 316 y AISI 317 presentaron perdida de masa, debido a que el oxido formado se desprende por su naturaleza quebradiza. EnglishAluminum coatings have been obtained using the Chemical Vapor Deposition of Fluidized Bed Reactor technique (CVD-FBR), on austenitic stainless steels (AISI 304, AISI 316 and AISI 317), in order to evaluate resistance to steam oxidation at 700oC. The coatings were characterized in their morphology/composition and crystalline phases using Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-ray Analysis (EDAX) and X-ray Diffraction (XRD). In addition, thermodynamic simulation was performed using Thermo-Calc® software to make the deposition of the coating on said steels similar to optimal conditions. All specimens -with and without aluminum coating by CVD-FBR- were oxidized at 700oC, in a steam atmosphere of nearly 100% for 1000 h. The aluminum coating prevented the formation of oxide islands or crust, and reduced steel mass gain. Coated AISI steel showed a 25% reduction in mass gain compared to the same steel uncoated and oxidized under the same conditions. AISI 316 and AISI 317 steels underwent loss of mass because the brittle oxide that was formed came loose. portuguesForam obtidos recobrimentos de aluminio pela tecnica de deposicao quimica de vapor por leito fluidizado (CVD-FBR por suas siglas em ingles), sobre acos inoxidaveis austeniticos (AISI 304, AISI 316 e AISI 317), com o proposito de avaliar a resistencia a oxidacao em vapor d’agua a 700oC. Os recobrimentos foram caracterizados em sua morfologia/composicao e fases cristalinas mediante as tecnicas de Microscopia Eletronica de Varredura (MEB), com analise de raios X por dispersao de energia (EDAX por suas siglas em ingles) e Difracao de Raios X (DRX). Alem disso, foi realizada simulacao termodinâmica mediante o software comercial Thermo-Calc®, com a finalidade de aproximar as condicoes otimas a deposicao do recobrimento sobre os mencionados acos. Todos os especimes, sem e com recobrimento de aluminio por CVD-FBR, foram oxidados a temperatura de 700oC, em uma atmosfera proxima a 100% de vapor d’agua por 1000 h. O recobrimento de aluminio evitou a formacao de ilhas ou camada de oxidos e diminuiu o ganho de massa dos acos. O aco AISI 304 com recobrimento apresentou uma reducao de 25% no ganho de massa em comparacao com o mesmo aco sem recobrimento e oxidado nas mesmas condicoes; os acos AISI 316 e AISI 317 apresentaram perda de massa, devido a que o oxido formado se solta por sua natureza quebradica.