Made available in DSpace on 2014-10-09T12:45:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:07:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 07307.pdf: 7122491 bytes, checksum: c6f55b3c5e36e13004a54501231c20a4 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:41:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:08:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:27:16Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:57:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tratamentos de superfície são técnicas amplamente utilizadas com a finalidade de aumentar a resistência à corrosão de materiais metálicos. No caso específico do alumínio e ligas de alumínio, o tratamento com cromo hexavalente é um dos processos mais utilizados. Isso, em razão da eficiência e da facilidade de aplicação desse processo. Entretanto, em virtude de restrições ambientais e do elevado custo de tratamento de resíduos gerados neste processo, métodos alternativos para sua substituição vêm sendo avaliados. Neste contexto, o presente estudo investigou o processo de formação e proteção à corrosão fornecida por filmes de moléculas autoorganizáveis de compostos à base de fosfonatos sobre a liga de alumínio 1050. Para definir as condições do tratamento foram utilizadas medidas de condutividade e de ângulo de contato, juntamente com ensaios eletroquímicos. Técnicas eletroquímicas, especificamente: medidas de variação do potencial a circuito aberto (PCA), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e polarização potenciodinâmica foram utilizadas para avaliar a proteção à corrosão. Os diagramas experimentais de impedância foram interpretados utilizando circuitos elétricos equivalentes que simulam modelos do filme de óxido que se forma na superfície da liga. Os resultados fornecidos com a liga tratada com moléculas auto-organizáveis foram comparados com resultados obtidos em iguais condições com amostras da liga sem qualquer tratamento ou cromatizada com Cr(VI) e mostraram que o tratamento com moléculas auto-organizáveis aumenta significativamente a resistência à corrosão da liga e apresenta, em determinadas condições, desempenho próximo ao fornecido pelo processo de cromatização. / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:45:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:07:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 07307.pdf: 7122491 bytes, checksum: c6f55b3c5e36e13004a54501231c20a4 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:41:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:08:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O objetivo deste trabalho foi determinar a influência do ferro e do manganês em uma liga de alumínio com 9% de silício (% em peso). Para isto, foram elaboradas duas famílias de liga Al-9%Si: uma com os teores de 0,1%, 0,4%, 0,8% e 1,2% de Fe e uma segunda liga de Al-9%Si-0,8%Fe com teores de 0,1%, 0,4% e 0,7% de Mn. Para a realização deste estudo, foram produzidos corpos de prova de tração fundidos em coquilha, segundo a norma ASTM B108. Os corpos de prova obtidos foram tracionados para avaliação das propriedades mecânicas, em seguida, foram submetidos a uma análise microestrutural por microscopia óptica (MO) e eletrônica de varredura (MEV). As superfícies de fratura dos corpos de prova tracionados foram também observadas por MEV com a finalidade de comparar o efeito das adições de Fe e Mn. O efeito da adição crescente de Fe na liga Al-9%Si foi observado no ensaio de tração que mostrou queda tanto nos limites de resistência e de escoamento como no alongamento, decorrentes da formação da fase β-Al5FeSi que apresentou morfologia em plaquetas, interrompendo a continuidade da matriz de alumínio. Para teores abaixo de 0,4% de Fe, ocorreu um ligeiro aumento da resistência mecânica que pode ser atribuído à formação da fase α-Al8Fe2Si, que apresentou morfologia tipo escrita chinesa, que não interrompe a continuidade da matriz. Com adição de teores crescentes de Mn na liga Al-9%Si-0,8%Fe ocorreu uma elevação do limite de resistência e do alongamento, mas uma queda do limite de escoamento, quando comparados com a mesma liga sem adição de Mn. Conclui-se que esse comportamento pode ser atribuído a mudança de morfologia do intermetálico de plaquetas para escrita chinesa que intercala a matriz dúctil com a fase frágil, devido a adição do Mn. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Tratamentos de superfície são técnicas amplamente utilizadas com a finalidade de aumentar a resistência à corrosão de materiais metálicos. No caso específico do alumínio e ligas de alumínio, o tratamento com cromo hexavalente é um dos processos mais utilizados. Isso, em razão da eficiência e da facilidade de aplicação desse processo. Entretanto, em virtude de restrições ambientais e do elevado custo de tratamento de resíduos gerados neste processo, métodos alternativos para sua substituição vêm sendo avaliados. Neste contexto, o presente estudo investigou o processo de formação e proteção à corrosão fornecida por filmes de moléculas autoorganizáveis de compostos à base de fosfonatos sobre a liga de alumínio 1050. Para definir as condições do tratamento foram utilizadas medidas de condutividade e de ângulo de contato, juntamente com ensaios eletroquímicos. Técnicas eletroquímicas, especificamente: medidas de variação do potencial a circuito aberto (PCA), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e polarização potenciodinâmica foram utilizadas para avaliar a proteção à corrosão. Os diagramas experimentais de impedância foram interpretados utilizando circuitos elétricos equivalentes que simulam modelos do filme de óxido que se forma na superfície da liga. Os resultados fornecidos com a liga tratada com moléculas auto-organizáveis foram comparados com resultados obtidos em iguais condições com amostras da liga sem qualquer tratamento ou cromatizada com Cr(VI) e mostraram que o tratamento com moléculas auto-organizáveis aumenta significativamente a resistência à corrosão da liga e apresenta, em determinadas condições, desempenho próximo ao fornecido pelo processo de cromatização. / Surface treatments are widely used to increase the corrosion resistance of metallic materials. Specifically for aluminum and aluminum alloys, treatment with hexavalent chromium is one of the most used, due to its efficiency and ease of application. However, because of environmental restrictions and the high cost involved in the treatments of waste generated in this process, alternative methods for its replacement are necessary. In this context, this study investigated the effect of the surface treatment with self-assembling molecules (SAM) based on phosphonate compounds on the corrosion of the 1050 aluminum alloy. The conditions adopted for the SAM treatment were determined by conductivity and contact angle measurements, besides electrochemical experiments. Electrochemical techniques, specifically: measurement of the open circuit potential (OCP) variation with time, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polarization curves were used to evaluate the corrosion resistance of the 1050 aluminum alloy exposed to SAM treatment The experimental impedance diagrams were interpreted using equivalent electrical circuit models that simulate film that is formed on the alloy surface. The results of the samples treated with SAM were compared with those of samples either without any treatment or treated with chromatizing conversion coating with Cr(VI) and showed that the first treatment significantly increased the corrosion resistance of the aluminum alloy and approached that of chromatizing with Cr(VI) process.

A indústria aeronáutica está constantemente à procura de materiais que ofereçam benefícios em termos de redução de peso, desempenho e custo. Corrosão e fadiga em ligas de alumínio são questões importantes na avaliação da vida útil em estruturas de aeronaves e na gestão de frotas. O objetivo deste trabalho foi avaliar os processos de corrosão e corrosão-fadiga nas ligas 2198-T851 e 7081-T73511, que são promissoras substitutas das ligas 2524-T3 e 7050-T7451 normalmente utilizada pela indústria aeronáutica. As técnicas de potencial de circuito aberto (PCA), polarização potenciodinâmica, polarização potenciodinâmica em eletrodo cilíndrico rotatório, espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE), eletrodo vibratório de alta resolução (SVET) e mapeamento de potencial (SKP) foram utilizadas para esclarecer e quantificar os mecanismos de corrosão destas ligas de alumínio. Os ensaios de fadiga e corrosão-fadiga foram realizados com uma razão de carga (R) de 0,1 e frequência de 15 Hz em ar e 0,1 Hz em meio de névoa salina. As amostras, antes e após os testes de corrosão e corrosão-fadiga foram analisadas usando microscopia eletrônica de varredura (MEV). As características localizadas das quatro ligas estão essencialmente relacionadas com a existência de compostos intermetálicos que, devido à sua natureza diferente, podem ser catódicos ou anódicos em relação à matriz de alumínio. Os resultados de corrosão-fadiga mostraram uma ligeira redução no limite de fadiga para as ligas da série 2XXX e 7XXX. Essa redução pode ser atribuída à formação de cavidades de corrosão (pites). Considerando o estágio de propagação de trinca, o ambiente salino aumentou a taxa de crescimento de trinca para um mesmo intervalo de fator de intensidade de tensão. / The aircraft industry is constantly looking for improved materials which offer benefits in terms of performance, weight and cost savings. Corrosion and fatigue of aluminium alloys are major issues in the service life assessment of aircraft structures and in the management of aging air fleets. The aim of this study was to evaluate the corrosion and corrosion fatigue processes of 2198-T851 and 7081-T73511 aluminium alloys, which are promising substitutes for the base line 2524-T3 and 7050-T7451 aluminium alloys normally used in aircraft fabrication. Open circuit potential monitoring (OCP), potentiodynamic polarization, potentiodynamic polarization in rotating cylindrical electrode, eletrochemical impedance spectroscopy (EIS), Scanning vibrating electrode technique (SVET) and Scanning Kelvin Probe (SKP) techniques have been used to clarify and quantify the corrosion mechanisms of these Al alloys. Fatigue and corrosion fatigue tests were carried out an applied stress ratio (R) of 0.1, 15 Hz frequency for air and 0.1 Hz frequency for salt spray using a sinusoidal wave form in all cases. The specimens, before and after corrosion and corrosion-fatigue testing were analyzed using scanning electron microscope (SEM). The localised features of all the four alloys are essentially related to the existence of intermetallics that, due to their different nature, may be cathodic or anodic sites in relation to the Al matrix. SEM and EDS analysis allowed to identify the intermetallics that are more active in determining the corrosion behavior of the specimens. The fatigue corrosion results show a slightly reduction in the fatigue life limit by chloride environment for the 2XXX and 7XXX aluminium alloys in each aged condition might be partially attributed to the formation of corrosion pits. Considering the crack propagation stage, the saline environment increased the fatigue crack growth rate for the same range of stress intensity factor.

Les alliages légers d'aluminium de la série 2000 sont utilisés dans l'industrie aéronautique en raison de leurs excellentes propriétés mécaniques. Ils sont néanmoins sensibles à la corrosion localisée, et nécessitent d'être protégés. Les couches de conversion permettent une protection efficace. La conversion utilisée aujourd'hui est à base de chrome hexavalent (CrVI), composé cancérogène, devant être remplacé. L'étude de nouveaux procédés est nécessaire, et ce travail a porté sur l'utilisation de couches de conversion au chrome trivalent (CrIII, procédé TCP), en combinant des méthodes d'analyse des surfaces (XPS, ToF-SIMS, AFM), des essais de corrosion et des mesures électrochimiques. L'influence des prétraitements sur le dépôt de la couche TCP a été étudiée. Lors du décapage sulfo-ferro-nitrique, un enrichissement en cuivre métallique, la dissolution des particules riches en cuivre et le retrait de l'oxyde d'aluminium natif sont observés. La couche de conversion déposée après ce décapage est moins couvrante que sur une surface qui a été nettoyée mais non décapée par cette méthode. Les résultats de tenue en corrosion confirment l'influence néfaste du décapage sur la protection apportée par les couches TCP. Une étude du dépôt de la couche TCP sur un substrat d'aluminium préalablement recouvert par ALD d'une couche fine et homogène d'alumine a été réalisée. Une épaisseur critique d'oxyde d'aluminium a pu être déterminée au-delà de laquelle le dépôt d'une couche TCP est bloqué. Un modèle a été proposé pour expliquer le mécanisme de dépôt de la couche de conversion sur une surface recouverte d'une couche mince d'oxyde d'aluminium. / Light 2xxx aluminium alloys are widely used in the aircraft industry because of their good mechanical properties. However, they are prone to localized corrosion and must be protected. Conversion coatings allow such protection. Nowadays, chromate conversion coatings (CrVI) are still used but they must be replaced. New systems are tested, and in this work we investigated the Trivalent Chromium Process (TCP, CrIII based), by combining surface analysis techniques (XPS, ToF-SIMS, AFM), corrosion tests and electrochemical measurements.The influence of surface pretreatments on the TCP coating deposition has been studied. During the etching step, a metallic copper enrichment, the dissolution of Cu-rich intermetallic particles and the removal of the native aluminium oxide are observed. The subsequent TCP deposited layer is less continuous on such pretreated alloy surfaces than on non-etched, only cleaned alloy surfaces. These results show the importance of the presence of the native oxide layer on the alloy surface. A study of the TCP coating deposition on a pure aluminium pre-coated with a thin homogeneous alumina layer (deposited by Atomic Layer Deposition) shows a critical thickness of the alumina, beyond which, the TCP deposition is blocked. A deposition mechanism of the TCP layer on a thin aluminium oxide is presented.

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