Estudo da molhabilidade e das propriedades anticorrosivas de recobrimentos finos de PTFE-like/Al2O3 sobre aço carbono
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/10183/213394 |
Resumo: | O estudo da eficiência de recobrimentos que apresentam propriedades anti-corrosivas, quando aplicados em materiais metálicos, torna-se importante no ponto de vista acadêmico e industrial. Com esse intuito, foram sintetizadas amostras de aço carbono 1020 recobertas com alumina e Politetrafluoroetileno (PTFE), depositados por Radio Frequency Sputtering (RFSputtering), para o estudo das propriedades anticorrosivas e molhabilidade. A presença da alumina mostrou-se essencial frente aos estudos iniciais com silano, assim como uma afinidade sinérgica com o PTFE. Os resultados das propriedades anticorrosivas indicaram resultados promissores. A resistência à transferência de carga aumentou de 3,12 kΩcm², considerando a amostra sem recobrimento, para 101 kΩcm², para a amostra recoberta com alumina e com PTFE-like depositado por 45 minutos e os resultados das resistências dos recobrimentos, com a inserção do PTFE-like sobre a alumina subiram de 0,24 kΩcm², considerando somente o recobrimento de alumina, para 51,4 kΩcm², considerando a amostra recoberta com alumina e PTFE-like depositado por 45 minutos, quando em contato com solução durante 0,25h. Os valores de capacitância, simulados por circuito elétrico equivalente, diminuíram até duas ordens de grandeza com a inserção dos recobrimentos. As capacitâncias de dupla camada e de recobrimento caíram de 216 µFcm-2 (amostra nua) e 330 µFcm-2 (recoberta com alumina) para 1,25 µFcm-2 (recoberta com alumina e PTFE-like depositado por 15 minutos) e 2,29 µFcm-2 (recoberta com alumina e PTFE-like depositado por 30 min), respectivamente. Esses resultados indicaram uma efetiva proteção à corrosão. Os fatores que contribuíram para a proteção do substrato foram as barreiras físicas interpostas entre substrato e eletrólito e também a baixa molhabilidade, que está associada a uma baixa energia livre de Gibbs, em que os ângulos de contato Os fatores que contribuíram para a proteção do substrato foram as barreiras físicas interpostas entre substrato e eletrólito e também a baixa molhabilidade, que está associada a uma baixa energia livre de Gibbs, em que os ângulos de contato aumentaram de 90±2°, considerando a amostra sem recobrimento, para 120±2° para a amostra recoberta com alumina e PTFE-like depositado por 45 minutos. Esse aumento resultou em menos interações entre líquido/sólido. Comparando com relatos na literatura, os recobrimentos desse trabalho, tendo em conta sua resistência relativa do recobrimento por unidade de espessura, alcançaram eficiências de duas a três ordens de grandeza maiores na proteção a superfícies de aço carbono. |
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Nardi, Julio AlbertoHorowitz, Flavio2020-09-11T04:03:55Z2020http://hdl.handle.net/10183/213394001116981O estudo da eficiência de recobrimentos que apresentam propriedades anti-corrosivas, quando aplicados em materiais metálicos, torna-se importante no ponto de vista acadêmico e industrial. Com esse intuito, foram sintetizadas amostras de aço carbono 1020 recobertas com alumina e Politetrafluoroetileno (PTFE), depositados por Radio Frequency Sputtering (RFSputtering), para o estudo das propriedades anticorrosivas e molhabilidade. A presença da alumina mostrou-se essencial frente aos estudos iniciais com silano, assim como uma afinidade sinérgica com o PTFE. Os resultados das propriedades anticorrosivas indicaram resultados promissores. A resistência à transferência de carga aumentou de 3,12 kΩcm², considerando a amostra sem recobrimento, para 101 kΩcm², para a amostra recoberta com alumina e com PTFE-like depositado por 45 minutos e os resultados das resistências dos recobrimentos, com a inserção do PTFE-like sobre a alumina subiram de 0,24 kΩcm², considerando somente o recobrimento de alumina, para 51,4 kΩcm², considerando a amostra recoberta com alumina e PTFE-like depositado por 45 minutos, quando em contato com solução durante 0,25h. Os valores de capacitância, simulados por circuito elétrico equivalente, diminuíram até duas ordens de grandeza com a inserção dos recobrimentos. As capacitâncias de dupla camada e de recobrimento caíram de 216 µFcm-2 (amostra nua) e 330 µFcm-2 (recoberta com alumina) para 1,25 µFcm-2 (recoberta com alumina e PTFE-like depositado por 15 minutos) e 2,29 µFcm-2 (recoberta com alumina e PTFE-like depositado por 30 min), respectivamente. Esses resultados indicaram uma efetiva proteção à corrosão. Os fatores que contribuíram para a proteção do substrato foram as barreiras físicas interpostas entre substrato e eletrólito e também a baixa molhabilidade, que está associada a uma baixa energia livre de Gibbs, em que os ângulos de contato Os fatores que contribuíram para a proteção do substrato foram as barreiras físicas interpostas entre substrato e eletrólito e também a baixa molhabilidade, que está associada a uma baixa energia livre de Gibbs, em que os ângulos de contato aumentaram de 90±2°, considerando a amostra sem recobrimento, para 120±2° para a amostra recoberta com alumina e PTFE-like depositado por 45 minutos. Esse aumento resultou em menos interações entre líquido/sólido. Comparando com relatos na literatura, os recobrimentos desse trabalho, tendo em conta sua resistência relativa do recobrimento por unidade de espessura, alcançaram eficiências de duas a três ordens de grandeza maiores na proteção a superfícies de aço carbono.The study of efficiency of coatings that present anti-corrosion properties, when applied to metallic surfaces, becomes is important in the academic and industrial perspectives. For that purpose, samples of commercial 1020 carbon steel coated with alumina and PTFE-like were deposited by RF-Sputtering for anti-corrosion and wettability studies, performed by Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) and the Sessile drop method, respectively. Studies of morphology and topology were also performed by SEM, XPS and AFM. The insertion of the alumina coating was important, in comparison to silane, as well as to its synergistic affinity with PTFE. The charge transfer and coating resistances increased from 3.12 kΩcm² (bare steel) and 0.24 kΩcm² (alumina coating) to 101.0 kΩcm² and 51.4 kΩcm², for the sample coated with alumina and PTFE-like deposited for 45 minutes, respectively. The double layer and coatings capacitances for the coated samples, simulated by the equivalent electric circuit approach, decrease in comparison to bare steel up to two orders of magnitude. These results indicate an effective corrosion protection. The physical barrier provided by coatings and their low wettability also contributed to the corrosion protection, since contact angles increased from 90±2°, for the uncoated sample, to 120±2° for the sample coated with alumina and PTFE-like deposited for 45 minutes, resulting in less interaction in the liquid/solid interface. In comparison to literature reports, these coatings achieved efficiency two to three orders of magnitude higher in relative coating resistance, per thickness unit, in carbon steel surface protection.application/pdfporMolhabilidadeEspectroscopia de impedância eletroquímicaCorrosãoAço-carbonoEstudo da molhabilidade e das propriedades anticorrosivas de recobrimentos finos de PTFE-like/Al2O3 sobre aço carbonoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisUniversidade Federal do Rio Grande do SulInstituto de FísicaPrograma de Pós-Graduação em Ciência dos MateriaisPorto Alegre, BR-RS2020doutoradoinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGSinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)instacron:UFRGSTEXT001116981.pdf.txt001116981.pdf.txtExtracted Texttext/plain213859http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/213394/2/001116981.pdf.txt7a6f5d7b0d481c17cfd8a15ecf6ac4a6MD52ORIGINAL001116981.pdfTexto completoapplication/pdf9756281http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/213394/1/001116981.pdf5346391838bbe889b5b58330dac09da2MD5110183/2133942020-09-12 04:05:08.49024oai:www.lume.ufrgs.br:10183/213394Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://lume.ufrgs.br/handle/10183/2PUBhttps://lume.ufrgs.br/oai/requestlume@ufrgs.br||lume@ufrgs.bropendoar:18532020-09-12T07:05:08Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS - Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)false |
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