Estudo da liga de Zn-Ni-Cu-P obtida por eletrodeposição em aço 1020 para aplicação como revestimento metalico.
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG |
Texto Completo: | http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/26145 |
Resumo: | O processo de corrosão está constantemente transformando os materiais metálicos de modo que a durabilidade e o desempenho dos mesmos deixem de satisfazer os fins a que se destinam. Uma forma de se minimizar a corrosão em materiais metálicos é revesti-los com outros materiais. A eletrodeposição é um método muito utilizado na obtenção de revestimentos metálicos resistentes à corrosão e ao desgaste mecânico. Através da eletrodeposição é possível obter ligas metálicas, as quais são geralmente preparadas com o intuito de melhorar as propriedades dos seus constituintes iniciais. O estudo proposto tem como objetivo otimizar as variáveis densidade de corrente, temperatura do banho e concentração de fósforo e obter a liga Zn-Ni-Cu-P, caracterizando-a quanto à morfologia, composição da liga, estrutura, micro dureza e resistência à corrosão. Para a otimização do processo de eletrodeposição da liga foi utilizado um planejamento fatorial completo 23. Estudou-se o processo de eletrodeposição da liga sobre um substrato de aço 1020, utilizando um banho contendo sulfato de cobre, sulfato de zinco, sulfato de níquel, citrato de sódio, hipofosfito de sódio e isento de cianeto. Foi obtido pela primeira vez um revestimento de Zn-Ni-Cu-P pelo processo de eletrodeposição. Foi observado que a elevação da densidade de corrente favoreceu o aumento do Ni, Cu e P e a diminuição do teor de Zn. O aumento da temperatura provocou o aumento do teor de Ni, Cu e P e a diminuição do teor de Zn. A elevação da concentração do hipofosfito de sódio favoreceu o aumento do Zn, Ni e P e a diminuição do teor de Cu. Os revestimentos foram brilhantes e aderentes ao substrato de aço. A morfologia da superfície dos revestimentos apresentou comportamento amorfo e a presença de nódulos e trincas na superfície. Com relação aos testes de corrosão, verificou-se que o teor de níquel nos revestimentos obtidos afetou diretamente a sua resistência à corrosão, pois um aumento no teor de níquel diminuiu a resistência à corrosão dos revestimentos. Os valores ótimos encontrados através da polarização potencio dinâmica linear foram: densidade de corrente catódica de 55 mA/cm2, temperatura de 50 oC e concentração de fósforo de 0,07 M; com esses parâmetros foi possível alcançar um potencial de corrosão de -0,614 V, uma resistência à polarização de 1,7309 KΩ e uma corrente de corrosão de 18,645 ȝA. Os ensaios de impedância eletroquímica confirmaram os resultados obtidos pelos ensaios de polarização potencio-dinâmica. |
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Estudo da liga de Zn-Ni-Cu-P obtida por eletrodeposição em aço 1020 para aplicação como revestimento metalico.Study of the Zn-Ni-Cu-P alloy obtained by electrodeposition on 1020 steel for application as a metallic coating.CorrosãoEletrodeposiçãoPlanejamento experimentalLiga amorfaCorrosionElectrodepositionExperimental planningAmorphous leagueEngenharia QuímicaO processo de corrosão está constantemente transformando os materiais metálicos de modo que a durabilidade e o desempenho dos mesmos deixem de satisfazer os fins a que se destinam. Uma forma de se minimizar a corrosão em materiais metálicos é revesti-los com outros materiais. A eletrodeposição é um método muito utilizado na obtenção de revestimentos metálicos resistentes à corrosão e ao desgaste mecânico. Através da eletrodeposição é possível obter ligas metálicas, as quais são geralmente preparadas com o intuito de melhorar as propriedades dos seus constituintes iniciais. O estudo proposto tem como objetivo otimizar as variáveis densidade de corrente, temperatura do banho e concentração de fósforo e obter a liga Zn-Ni-Cu-P, caracterizando-a quanto à morfologia, composição da liga, estrutura, micro dureza e resistência à corrosão. Para a otimização do processo de eletrodeposição da liga foi utilizado um planejamento fatorial completo 23. Estudou-se o processo de eletrodeposição da liga sobre um substrato de aço 1020, utilizando um banho contendo sulfato de cobre, sulfato de zinco, sulfato de níquel, citrato de sódio, hipofosfito de sódio e isento de cianeto. Foi obtido pela primeira vez um revestimento de Zn-Ni-Cu-P pelo processo de eletrodeposição. Foi observado que a elevação da densidade de corrente favoreceu o aumento do Ni, Cu e P e a diminuição do teor de Zn. O aumento da temperatura provocou o aumento do teor de Ni, Cu e P e a diminuição do teor de Zn. A elevação da concentração do hipofosfito de sódio favoreceu o aumento do Zn, Ni e P e a diminuição do teor de Cu. Os revestimentos foram brilhantes e aderentes ao substrato de aço. A morfologia da superfície dos revestimentos apresentou comportamento amorfo e a presença de nódulos e trincas na superfície. Com relação aos testes de corrosão, verificou-se que o teor de níquel nos revestimentos obtidos afetou diretamente a sua resistência à corrosão, pois um aumento no teor de níquel diminuiu a resistência à corrosão dos revestimentos. Os valores ótimos encontrados através da polarização potencio dinâmica linear foram: densidade de corrente catódica de 55 mA/cm2, temperatura de 50 oC e concentração de fósforo de 0,07 M; com esses parâmetros foi possível alcançar um potencial de corrosão de -0,614 V, uma resistência à polarização de 1,7309 KΩ e uma corrente de corrosão de 18,645 ȝA. Os ensaios de impedância eletroquímica confirmaram os resultados obtidos pelos ensaios de polarização potencio-dinâmica.The corrosion process is constantly transforming metallic materials so that their durability and performance no longer satisfy their intended purpose. One way to minimize corrosion in metallic materials is to coat them with other materials. Electrodeposition is a method widely used to obtain metallic coatings resistant to corrosion and mechanical wear. Through electrodeposition it is possible to obtain metallic alloys, which are generally prepared in order to improve the properties of their initial constituents. The proposed study aims to optimize the current density, bath temperature and phosphorus concentration variables and obtain the Zn-Ni-Cu-P alloy, characterizing it in terms of morphology, alloy composition, structure, microhardness and corrosion resistance. For the optimization of the alloy electrodeposition process, a 23 full factorial design was used. The electrodeposition process of the alloy on a 1020 steel substrate was studied, using a bath containing copper sulfate, zinc sulfate, nickel sulfate, sodium citrate, sodium hypophosphite and cyanide-free. A Zn-Ni-Cu-P coating was obtained for the first time by the electrodeposition process. It was observed that the increase in current density favored the increase of Ni, Cu and P and the decrease of the Zn content. The increase in temperature caused an increase in the content of Ni, Cu and P and a decrease in the content of Zn. The increase in sodium hypophosphite concentration favored an increase in Zn, Ni and P and a decrease in Cu content. The coatings were shiny and adherent to the steel substrate. The surface morphology of the coatings showed amorphous behavior and the presence of nodules and cracks on the surface. Regarding the corrosion tests, it was found that the nickel content in the coatings obtained directly affected their corrosion resistance, since an increase in the nickel content decreased the corrosion resistance of the coatings. The optimal values found through linear potentiodynamic polarization were: cathodic current density of 55 mA/cm2, temperature of 50 oC and phosphorus concentration of 0.07 M; with these parameters it was possible to reach a corrosion potential of -0.614 V, a polarization resistance of 1.730λ KΩ and a corrosion current of 18.θ4η ȝA. The electrochemical impedance tests confirmed the results obtained by the potentiodynamic polarization tests.Universidade Federal de Campina GrandeBrasilCentro de Ciências e Tecnologia - CCTPÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICAUFCGALVES, Jose Jailson Nicacio.ALVES, J. J. N.http://lattes.cnpq.br/7986759552135066SANTANA, Renato Alexandre Costa de.SANTANA, R. A. C.http://lattes.cnpq.br/1438381290031148BRITO, André Luiz Fiquene de.BRITO, A. L. F.http://lattes.cnpq.br/6217476906635491CAMPOS, Ana Regina Nascimento.CAMPOS, A. R. N.http://lattes.cnpq.br/9510211229362397SANTOS, Aureliano Xavier dos.SANTOS, A. X.http://lattes.cnpq.br/0810494477757052COSTA, Josiane Dantas.COSTA, J. D.http://lattes.cnpq.br/6001871396173422SOUSA, Mikarla Baía de.2021-12-212022-07-04T12:15:45Z2022-07-042022-07-04T12:15:45Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/26145SOUSA Mikarla Baía de. Estudo da liga de Zn-Ni-Cu-P obtida por eletrodeposição em aço 1020 para aplicação como revestimento metálico. 2021.133 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química), Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2021. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/26145porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCGinstname:Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)instacron:UFCG2022-11-24T17:55:36Zoai:localhost:riufcg/26145Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bdtd.ufcg.edu.br/PUBhttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/oai/requestbdtd@setor.ufcg.edu.br || bdtd@setor.ufcg.edu.bropendoar:48512022-11-24T17:55:36Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG - Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)false |
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O processo de corrosão está constantemente transformando os materiais metálicos de modo que a durabilidade e o desempenho dos mesmos deixem de satisfazer os fins a que se destinam. Uma forma de se minimizar a corrosão em materiais metálicos é revesti-los com outros materiais. A eletrodeposição é um método muito utilizado na obtenção de revestimentos metálicos resistentes à corrosão e ao desgaste mecânico. Através da eletrodeposição é possível obter ligas metálicas, as quais são geralmente preparadas com o intuito de melhorar as propriedades dos seus constituintes iniciais. O estudo proposto tem como objetivo otimizar as variáveis densidade de corrente, temperatura do banho e concentração de fósforo e obter a liga Zn-Ni-Cu-P, caracterizando-a quanto à morfologia, composição da liga, estrutura, micro dureza e resistência à corrosão. Para a otimização do processo de eletrodeposição da liga foi utilizado um planejamento fatorial completo 23. Estudou-se o processo de eletrodeposição da liga sobre um substrato de aço 1020, utilizando um banho contendo sulfato de cobre, sulfato de zinco, sulfato de níquel, citrato de sódio, hipofosfito de sódio e isento de cianeto. Foi obtido pela primeira vez um revestimento de Zn-Ni-Cu-P pelo processo de eletrodeposição. Foi observado que a elevação da densidade de corrente favoreceu o aumento do Ni, Cu e P e a diminuição do teor de Zn. O aumento da temperatura provocou o aumento do teor de Ni, Cu e P e a diminuição do teor de Zn. A elevação da concentração do hipofosfito de sódio favoreceu o aumento do Zn, Ni e P e a diminuição do teor de Cu. Os revestimentos foram brilhantes e aderentes ao substrato de aço. A morfologia da superfície dos revestimentos apresentou comportamento amorfo e a presença de nódulos e trincas na superfície. Com relação aos testes de corrosão, verificou-se que o teor de níquel nos revestimentos obtidos afetou diretamente a sua resistência à corrosão, pois um aumento no teor de níquel diminuiu a resistência à corrosão dos revestimentos. Os valores ótimos encontrados através da polarização potencio dinâmica linear foram: densidade de corrente catódica de 55 mA/cm2, temperatura de 50 oC e concentração de fósforo de 0,07 M; com esses parâmetros foi possível alcançar um potencial de corrosão de -0,614 V, uma resistência à polarização de 1,7309 KΩ e uma corrente de corrosão de 18,645 ȝA. Os ensaios de impedância eletroquímica confirmaram os resultados obtidos pelos ensaios de polarização potencio-dinâmica. |
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