CARACTERIZAÇÃO DAS CAMADAS DE Nb2O5 NA AUSÊNCIA OU PRESENÇA DE NANOTUBO DE CARBONO E/OU CARBETO DE SILÍCIO NA SUPERFÍCIE DA LIGA DE ALUMÍNIO AA 3003
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Data de Publicação: | 2015 |
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Resumo: | It is a public knowledge the widespread use of metals in industrial production sectors, some of them addition requiring to the specific characteristics of these material improvements as resistance to corrosion or mechanical, such as hardness, friction, etc. A process for increasing the corrosion resistance and toughness of the metal material, is the chroming, however health problems entailed by their use, because chromium is a carcinogen, has caused the use of this process constraints. Searches are developed to meet the processes that take place in chroming, including NIKASIL®, a process based on nickel and silicon carbide (SiC), also due to problems caused by allergens nickel, has been minimized their industrial application . This work aimed to study and develop a process of metal coating the basis of Nb2O5, carbon nanotubes (NTC) and silicon carbide (SiC), AA 3003 aluminum alloy for replacing the Cr-based treatments 6. This study employed electrochemical techniques and not electrochemical such as: experimental design, anodic potentiodynamic polarization, electrochemical impedance spectroscopy (EIS), X-ray diffraction, thermogravimetry, X-ray fluorescence, X-ray photoelectron spectroscopy, scanning electron microscopy , abrasion and deformation. The experimental results showed that the most effective coating based Nb2O5 obtained by the Pechini method, the conditions were: 5 minutes of immersion and emersion into the polymer resin, a speed of 12 cm min-1, with an initial heat treatment by 60 minute at 100ºC followed by 20 minutes at 450ºC. The sol gel molar ratio was 1:4 (citric acid / ethylene glycol) and acid and niobium ammonium complex of 10:1 (n/n). The morphology of the film formed is homogeneous and comprises organic matter and Nb2O5. Better corrosion resistance is obtained with the proposed Nb2O5 coating, compared to surface treatment Cr+6, suggesting a possible replacement of coating. The addition of SiC NTC and the process of obtaining the Nb2O5 film promotes minimizing the corrosion resistance of the coating, however, increases the hardness and abrasive wear resistance thereof. EIS measurements showed that the film generated Nb2O5 have not the same self-healing of the base film of Cr+6, however, it was observed that for the coated substrate Nb2O5 times until to 96 hours of immersion in the test electrolyte, the strength values were recorded in the order of 105 ohms cm² higher than those of Cr+6 coating, and immersion until to 96 hours for coating scratched Nb2O5 impedance values were higher than those of Cr+6 coating. |
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Tese (Programa de Pós-Graduação em Química - Doutorado) - Universidade Estadual do Centro Oeste, Guarapuava-PR.http://localhost:8080/tede/handle/tede/344It is a public knowledge the widespread use of metals in industrial production sectors, some of them addition requiring to the specific characteristics of these material improvements as resistance to corrosion or mechanical, such as hardness, friction, etc. A process for increasing the corrosion resistance and toughness of the metal material, is the chroming, however health problems entailed by their use, because chromium is a carcinogen, has caused the use of this process constraints. Searches are developed to meet the processes that take place in chroming, including NIKASIL®, a process based on nickel and silicon carbide (SiC), also due to problems caused by allergens nickel, has been minimized their industrial application . This work aimed to study and develop a process of metal coating the basis of Nb2O5, carbon nanotubes (NTC) and silicon carbide (SiC), AA 3003 aluminum alloy for replacing the Cr-based treatments 6. This study employed electrochemical techniques and not electrochemical such as: experimental design, anodic potentiodynamic polarization, electrochemical impedance spectroscopy (EIS), X-ray diffraction, thermogravimetry, X-ray fluorescence, X-ray photoelectron spectroscopy, scanning electron microscopy , abrasion and deformation. The experimental results showed that the most effective coating based Nb2O5 obtained by the Pechini method, the conditions were: 5 minutes of immersion and emersion into the polymer resin, a speed of 12 cm min-1, with an initial heat treatment by 60 minute at 100ºC followed by 20 minutes at 450ºC. The sol gel molar ratio was 1:4 (citric acid / ethylene glycol) and acid and niobium ammonium complex of 10:1 (n/n). The morphology of the film formed is homogeneous and comprises organic matter and Nb2O5. Better corrosion resistance is obtained with the proposed Nb2O5 coating, compared to surface treatment Cr+6, suggesting a possible replacement of coating. The addition of SiC NTC and the process of obtaining the Nb2O5 film promotes minimizing the corrosion resistance of the coating, however, increases the hardness and abrasive wear resistance thereof. EIS measurements showed that the film generated Nb2O5 have not the same self-healing of the base film of Cr+6, however, it was observed that for the coated substrate Nb2O5 times until to 96 hours of immersion in the test electrolyte, the strength values were recorded in the order of 105 ohms cm² higher than those of Cr+6 coating, and immersion until to 96 hours for coating scratched Nb2O5 impedance values were higher than those of Cr+6 coating.É de notório saber o amplo uso de metais nos setores produtivos industriais, alguns deles requerendo além das características especificas deste material, melhorias quanto a resistências a corrosão, ou mecânicas, tais como dureza, fricção, etc. Um dos processos de aumento da resistência a corrosão e de dureza do material metálico, é o de cromação, entretanto os problemas de saúde acarretados pelo seu uso, pois o cromo é carcinogênico, tem causado restrições a utilização deste processo. Pesquisas são desenvolvidas para se encontrar processos que levem a substituição da cromação, entre eles o NIKASIL®, processo a base de níquel e carbeto de silício (SiC), que também devido aos problemas alergênicos causados pelo níquel, tem sido minimizado a sua aplicação industrial. Este trabalho teve como objetivo principal estudar e desenvolver um processo de revestimento metálico a base de Nb2O5, nanotubos de carbono (NTC) e carbeto de silício (SiC), para liga de alumínio AA 3003 com a finalidade de substituição aos tratamentos à base de Cr+6. Neste estudo foram empregadas técnicas eletroquímicas e não eletroquímicas, tais como: planejamento experimental, polarização potenciodinamica anódica, espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE), difração de raios X, termogravimetria, fluorescência de raios X, espectroscopia fotoeletrônica de raios X, microscopia eletrônica de varredura, abrasão e deformação. Os resultados experimentais mostraram que o revestimento mais eficiente a base Nb2O5 obtido pelo método Pechini, foi nas condições de: 5 minutos de imersão e emersão na resina polimérica, a velocidade de 12 cm min-1, com tratamento térmico inicial de 60 minutos em 100°C, seguido de 20 minutos a 450°C. A razão molar do sol gel foi de 1:4 (de ácido cítrico / etilenoglicol), e do ácido e complexo amoniacal de nióbio de 10:1 (n/n). Determinou-se que a morfologia do filme formado é homogenia e composta por Nb2O5 e matéria orgânica. Uma melhor resistência à corrosão foi obtida com o revestimento de Nb2O5 proposto, quando comparado com o tratamento de superfície de Cr+6, sugerindo uma possível substituição deste revestimento. A adição de NTC e SiC ao processo de obtenção do filme de Nb2O5, promove a minimização da resistência à corrosão do revestimento, contudo aumenta a dureza e a resistência ao desgaste abrasivo do mesmo. Medidas de EIE mostraram que o filme gerado de Nb2O5 não apresenta a mesma auto cura dos filmes a base de Cr+6, entretanto, observou-se que para o substrato revestido com Nb2O5 para tempos de até 96 horas de imersão no eletrólito de teste, os valores de resistência registrados foram na ordem de 105 ohm cm2, valores superiores aos do revestimento de Cr+6, e que até 96 horas de imersão para o revestimento de Nb2O5 riscado os valores de impedância foram superiores aos do revestimento de Cr+6.Made available in DSpace on 2016-09-20T12:27:49Z (GMT). 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