Neste trabalho buscou-se otimizar a obtenção de três diferentes filmes polissilânicos, a base de bis-1,2-(trietoxisilil)etano (BTSE), bis-(-trimetoxisililpropil)amina (BTSPA) e bis-1,2-[(trietoxisilil)propil]tetrassulfeto (BTESPT), com o intuito de proporcionar maior resistência à corrosão para o aço carbono e para o aço galvanizado. Foi variada a concentração do silano, o tempo de hidrólise e dopantes (íons de cério (III) e cério (IV)), sendo estes últimos adicionados na solução precursora. Estes parâmetros foram testados sobre dois tipos de superfícies: uma a base de ferro (aço carbono) e outra a base de zinco (aço galvanizado) obtendo, desta forma, condições para que cada filme polissilânico fornecesse a melhor proteção contra corrosão do substrato. As técnicas eletroquímicas usadas para esta avaliação foram espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE), resistência de polarização linear (Rp) e curvas de polarização (CP); também foram utilizadas a microscopia de força atômica (AFM) e a microscopia eletrônica de varredura (MEV). Com a otimização do processo de obtenção dos filmes de silano, foram pré-tratados os corpos-de-prova (cdp) e submetidos ao processo de pintura, objetivando a comparação entre o pré-tratamento a base de silano e o de fosfatização, ambos atuando como promotores de resistência à corrosão e aderência entre os substratos e a camada de tinta. Os cdps pintados foram avaliados por EIE, testes físicos de aderência e flexibilidade e também por ensaios acelerados de corrosão atmosférica (névoa salina). Os resultados mostraram que todas as camadas a base de polissilanos estudadas proporcionaram ao aço carbono e ao aço galvanizado aumento em suas respectivas resistências à corrosão em solução de NaCl 0,1 mol.L-1 e que, pela adição de íons de Ce3+ ou Ce4+, é observada uma maior eficiência no efeito barreira do filme devido à formação de óxidos e/ou hidróxidos de cério e pela melhor reticulação do filme de silano, respectivamente. Os resultados mostraram que a utilização de pré-tratamentos a base de polissilanos em aço carbono e em aço galvanizado em processos de pintura industrial é possível, sendo esta uma potencial alternativa no aumento da resistência à corrosão para o aço e na minimização de impactos ambientais gerados nos processos de tratamentos de superfícies e de pintura. / The aim of the present study was to optimize the process to obtain three different silane films, based on the bis-1,2-(trietoxysilyl)ethane (BTSE), bis-(-trimetoxysilylpropyl)amine (BTSPA) and bis-1,2-[(trietoxysilyl)propyl]tetrasulphide (BTESPT), seeking superior corrosion resistance for carbon and galvanized steel. Silane concentration, time of hydrolysis and dopant (Ce3+ and Ce4+ ions) addition the latter being added in the precursor solution -were varied. These parameters were tested in two different surfaces: iron based (steel) and zinc base (galvanized steel), to obtain conditions for each silane film providing superior corrosion protection for the substrate. The electrochemical techniques used were electrochemical impedance spectroscopy (EIS), linear polarization resistance (Rp) and polarization curves; also was used the atomic force microscopy (AFM) and scanning electron microscopy (SEM) techniques. In order to compare silane and phosphate based, pre-treated panels were painted with both acting as adhesion and corrosion resistance promoters between the substrate and the paint. Painted panels were evaluated by electrochemical impedance spectroscopy, adhesion and flexibility tests and also accelerated atmospheric corrosive tests (salt spray). The results showed that all the silane based films studied provided an increase of corrosion resistance in 0.1 mol.L-1 NaCl solution to the carbon and galvanized steel; with the addition of Ce3+ or Ce4+ ions better efficiency was observed for the barrier effect of the film due to the formation of cerium oxides and/or hydroxides and the better crosslinking of silane film, respectively. In addition, the experiences results that the use of silane based pre-treatments on carbon and galvanized steel in industrial painting processes is feasible and could be one of the potential alternative processes to increase the corrosion resistance for steel, reducing the environmental impacts generated in surface pretreatment and painting processes.

A crescente preocupação com o desenvolvimento sustentável, aliada com uma maior conscientização com relação à preservação do meio ambiente, tem incentivado pesquisas com a finalidade de encontrar substitutos ambientalmente amigáveis para os eficientes sistemas à base de cromo hexavalente (Cr6+), que são empregados como pré-tratamento em ligas de alumínio de alta resistência utilizadas na indústria aeronáutica. Neste trabalho, o desempenho do silano BTSE (Bis-1,2-(trietoxisilil) etano) como método de proteção contra a corrosão da liga de alumínio 2024-T3 foi investigado utilizando técnicas de caracterização eletroquímicas, microestruturais e químicas. Para melhorar as propriedades anticorrosivas do sistema, a camada de silano foi modificada pela introdução de aditivos, tendo sido estudados também sistemas em bi-camada. Efeitos das condições de cura (tempo e temperatura) do BTSE e da quantidade de modificantes sobre as propriedades dos substratos revestidos também foram avaliados. Para os estudos eletroquímicos, realizados em solução de NaCl 0,1 M, foram empregadas a espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) e curvas de polarização potenciodinâmica anódica e catódica. As técnicas de caracterização morfológica e microestrutural foram microscopia de força atômica (AFM), microscopia eletrônica de varredura (SEM) e medidas de ângulo de contato. A caracterização da composição e do estado químico da camada foi realizada usando as espectroscopias por energia dispersiva de Raios-X (EDS), de infravermelho (IR) e de fotoelétrons excitados (XPS). Os resultados dos ensaios de corrosão mostraram que a adição dos modificantes à camada de BTSE melhora o desempenho anticorrosivo do sistema, o qual também teve seu comportamento melhorado quando utilizado em forma de bi-camada. Verificou-se que um excesso de aditivos tende a deteriorar as propriedades protetoras do silano, e que o aumento do tempo e da temperatura de cura é benéfico para as propriedades anticorrosivas dos diferentes sistemas. Os resultados dos ensaios de caracterização química e microestrutural também detectaram que os modificantes contribuem para uma melhor cobertura do substrato pela camada de silano, assim como para uma maior reticulação da mesma, sem, no entanto, modificar sua estrutura química e física. / The increasing concern with sustainable development, allied with a stronger awareness with environmental preservation, has stimulated researches in order to find environmentally friendly substitutes to replace the efficient hexavalent chromium-based pre-treatment systems (Cr6+) used to protect high-strength aluminium alloys employed in the aircraft industry. In this work, the performance of BTSE (bis-1, 2-(triethoxysilyl) ethane) as a protection method against corrosion of aluminium alloy 2024-T3 was investigated using electrochemical, microstructural and chemical characterization techniques. In order to improve the system anticorrosion properties, modifiers were added to the silane layer, and bi-layers systems were also tested. The effects of the silane curing conditions (time and temperature) and of the modifiers amounts on the properties of the layers were also evaluated. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and anodic and cathodic potentiodynamic polarization curves were employed for the electrochemical studies, which were performed in 0.1 M NaCl solution. For microstructural and morphological characterization, atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM) and contact angle measurements were used. The chemical state and the composition of the different layers were evaluated using X-ray photoelectrons (XPS), infrared (IR) and X-ray dispersive energy (EDS) spectroscopy. The results of the corrosion studies have shown that the addition of modifiers to the BTSE layer improves its anticorrosion performance, which was also improved in the bi-layers systems. It was also verified that addition of modifiers excess hinders the performance of the layers, as well as that increasing curing time and temperature are beneficial to the anticorrosion properties of the systems. The results of the different chemical and microstructural analyses showed that the modifiers contribute to better substrate coverage by the silane layer, as well as to a more complete reticulation. However, this does not imply in modifications of the chemical and physical structure of the layer.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / Com uso da difraÃÃo de raios X por pÃ, à possÃvel determinar parÃmetros fÃsicos de uma rede cristalina e atà quantificar suas fases. Alguns desses parÃmetros sÃo: as dimensÃes da cÃlula unitÃria (parÃmetros de rede), seu volume, tamanho de cristal, microdeformaÃÃo e etc. Contudo, à preciso ser cauteloso com a preparaÃÃo da amostra e com o alinhamento do difratÃmetro para que os parÃmetros obtidos pela medida sejam confiÃveis. Para que os erros sistemÃticos nÃo afetem os valores desses parÃmetros, utilizam-se materiais padrÃes que sÃo denominados SRM - Standard Reference Materials (Material PadrÃo de ReferÃncia). Em qualquer medida de difraÃÃo de raios-X, o difratograma obtido de uma amostra a ser analisada apresenta efeitos externos, que podem ser, por exemplo, a forma como foi preparada a amostra ou provocado pelo prÃprio equipamento. Levando em conta que os efeitos instrumentais (sistemÃticos) sempre estarÃo presentes numa medida, entÃo, a questÃo à saber quantificar esse efeito. O SRM escolhido para esse propÃsito à o Ãxido de cÃrio (CeO_2) obtido a partir de sulfato de cÃrio tetrahidratado (Ce〖(SO_4)〗_2∙4H_2 O) adquirido da Sigma-Aldrich. As principais caracterÃsticas do SRM sÃo: cristais com dimensÃes da ordem de μm, quimicamente inerte, homogÃneo, baixa microdeformaÃÃo e os picos de difraÃÃo sejam estreitos e intensos. Todas essas condiÃÃes sÃo essenciais, especialmente o tamanho dos cristais, para determinar a chamada largura instrumental. Segundo a equaÃÃo de Scherrer, a largura a meia altura (FWHM) de um pico de difraÃÃo à inversamente proporcional ao tamanho mÃdio dos cristais, ou seja, medidas feitas em cristais espessos, homogÃneos e de baixa microdeformaÃÃo produzirà picos estreitos, e consequentemente, a largura e perfis dos picos de difraÃÃo estÃo associados a efeitos instrumentais (por exemplo: divergÃncia, fendas, dispersÃo espectral e etc.). O objetivo deste trabalho consiste em sintetizar o CeO_2 com as condiÃÃes apresentadas anteriormente para que seja possÃvel, atravÃs de auxÃlio computacional, determinar a largura instrumental do difratÃmetro. Segundo os resultados apresentados pelo o autor do presente trabalho, verifica-se que o Ãxido de cÃrio sintetizado pode ser utilizado como material padrÃo de referÃncia para difratometria. / With the use of X-ray powder diffraction, it is possible to determine physical parameters of a crystal lattice and quantify its phases. Some of these parameters are: the dimensions of unit cell (lattice parameters), volume, crystal size, microstrain, etc. However, it is necessary to be cautious with sample preparation as well as with the diffractometer alignment in order to obtain reliable parameters. For the systematic errors do not affect the values of these parameters, patterns samples are used which are denominated Standard Reference MaterialsÂ-SRM. In X-ray powder diffraction measurement, the patterns obtained from a sample has external effects, such as the way of preparing sample or effects caused by the equipment itself. Taking into account the instrumental effects (systematic), which will always be present in a measurement, thus, the challenge is how to quantify this effect. The SRM selected for this purpose is cerium oxide (CeO_2) which were obtained from cerium sulfate tetrahydrate (Ce〖(SO_4)〗_2∙4H_2 O) purchased from Sigma-Aldrich. The major features of SRM are: crystals have dimensions on the order of Âm, chemically inert, homogeneous, low microstrain, narrow and intense diffraction peaks. All these conditions are essential, especially the crystal size to determine the instrumental width. According to the Scherrer equation, the full width at half maximum (FWHM) of a diffraction peak is inversely proportional to the average size of the crystals, in other words, measurements made in thick crystals, homogeneous, low microstrain will produce narrow peaks, and consequently, the total width and profile of the diffraction peaks are associated with instrumental effects (for example: divergence, lenses, spectral dispersion, etc). The objective of this work is to synthesize CeO_2 with the conditions described earlier and to determine the instrumental width of the diffractometer. According to the results presented by the authors of this work, it was observed that cerium oxide can be used as Standard Reference Materials for X-ray Diffraction analysis.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:35:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:56:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O óxido misto de Ba0,50Sr0,50Co0,80Fe0,20O3-δ (BSCF) apresenta propriedades funcionais para ser usado como material catódico de Células a Combustível de Óxido Sólido de Temperatura Intermediária (ITSOFCs). O BSCF, preparado a partir de nitratos, por reação em fase líquida, pelo método de complexação EDTA-Citratos em condições variadas de pH, foi calcinado para obtenção de particulados cristalinos e monofásicos, e posteriormente sinterizados. A caracterização dos particulados e corpos cerâmicos foi realizada utilizando as técnicas de Análise física, química e microestrutural, visando à avaliação do comportamento e das propriedades do composto para utilização como cátodo de ITSOFCs. O comportamento térmico dos particulados indicou estabilidade composicional após tratamento térmico acima de 850°C, a estequiometria real dos particulados ficou próxima da estequiometria teórica, a presença de carbono residual, após tratamento térmico acima de 800°C dos particulados, foi inferior a 0,5% em massa, foi encontrada presença de resíduos de carbonato nos particulados, com exceção daqueles obtidos em pH 4, os particulados com estrutura cristalina monofásica, de menor área de superfície específica e maior porosidade foram obtidos com tratamento térmico a 900°C por 5h. As cerâmicas apresentaram coeficiente de expansão térmica próximo dos eletrólitos de Céria dopada com Gadolínia (GDC) e Céria dopada com Samária (SDC), comumente utilizados em ITSOFCs, densificação e porosidades adequadas, quando sinterizadas a 1000°C por 1h. A condutividade elétrica foi maior para as cerâmicas, sinterizadas a 1000°C por 1h, originadas dos particulados obtidos em pH 6 de síntese, calcinados a 900°C por 5h. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:43:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:58:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 06503.pdf: 8504108 bytes, checksum: e88a1b46ff6da2a80eea392ae1bc6867 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:42:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:01:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Os revestimentos eletrozincados empregados como proteção galvânica ativa sobre os aços são utilizados industrialmente há longo tempo. Entretanto, como o zinco é um elemento muito reativo, o tratamento da sua superfície é necessário para aumentar sua vida útil. O tratamento mais utilizado consiste em imersão em solução de conversão contendo cromo hexavalente, o qual vem sendo banido por gerar substâncias tóxicas e carcinogênicas, tendo sua utilização proibida pelas normas europeias. Neste trabalho, foram estudados tratamentos alternativos ao cromato para o aço eletrozincado que não geram resíduos tóxicos. O tratamento escolhido foi desenvolvido em etapas. A primeira etapa envolveu o uso de um composto orgânico, o 2 butino-1,4 diol propoxilato, em solução com sais oxidantes e com nitrato de cério como aditivo. A etapa seguinte consistiu em imersão da superfície tratada pela etapa anterior, em um agente oxidante, o peróxido de hidrogênio. A terceira etapa consistiu na imersão em solução com 2 butino-1,4 diol propoxilato e oxalato de nióbio amoniacal (ANO). As superfícies tratadas, após cada uma das etapas, foram caracterizadas por microscopia óptica e eletrônica de varredura (MEV), difração de raios X (DRX), espectroscopia por infravermelho (FTIR) e espectroscopia fotoeletrônica de raios X (XPS). A caracterização quanto à corrosão das superfícies tratadas foi feita por ensaios de névoa salina e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE). Os resultados mostraram que cada uma das etapas teve uma contribuição no aumento da resistência à corrosão e esta foi dependente do tempo de tratamento em cada uma das três etapas. A composição química das camadas obtidas foi caracterizada por FTIR e XPS. Esta última técnica permitiu analisar a distribuição dos elementos nas camadas formadas ao longo da espessura da mesma, usando a técnica de desbaste (sputtering), obtendo perfis de profundidade. A presença de ácido carboxílico ligado ao substrato metálico (zinco) foi observada. Os resultados mostraram que ocorreu formação de camada orgânica e a incorporação de cério e de nióbio a esta camada. Estes se apresentam distribuídos em toda a extensão da camada, na forma de óxidos em dois estados de oxidação, III e IV, no caso do cério, e IV e V, no caso do nióbio. As camadas formadas após as várias etapas adotadas contêm uma estrutura polimérica formada por filme orgânico e uma mistura de óxidos, particularmente óxido e hidróxido de zinco, os quais ficam retidos na estrutura da camada e conferem proteção à corrosão do substrato metálico por períodos prolongados de imersão. Os resultados quanto a proteção à corrosão mostraram que o tratamento com o melhor desempenho (T10_10_10) proporcionou proteção ao substrato por longos períodos de tempo e esta foi superior em comparação à promovida por camada de cromato, tanto pelo ensaio de névoa salina como o de EIE. Este tratamento mostrou-se, portanto, uma alternativa promissora para substituição de camada de cromato na proteção de aço eletrozincado, tanto do ponto de vista ambiental, por não gerar resíduos tóxicos, como de resistência à corrosão. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:49:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:02:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 09830.pdf: 2924538 bytes, checksum: 881d3c85bccb82b93504f84920a26a0c (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:45:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:03:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 07296.pdf: 11477542 bytes, checksum: 0ec33d729c6720d8914bed2d9950cff4 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:33:08Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Neste trabalho, a investigação das propriedades de proteção proporcionadas por novos tratamentos de preparação da superfície do alumínio visando substituição de tratamentos prejudiciais ao meio ambiente e à saúde humana, foi realizada. Foram avaliados os seguintes tratamentos: passivação à base de cromo trivalente, tratamento com moléculas auto-organizáveis (Self Assembling Molecules-SAM), tratamento de imersão em água em ebulição para crescimento de óxido sobre o alumínio, imersão em água em ebulição com aditivos, especificamente, partículas de zircônia (ZrO2) e íons de cério. A combinação destes últimos tratamentos com o tratamento com moléculas autoorganizáveis também foi estudada. Foi também testado o efeito do tratamento da superfície do alumínio comercialmente puro (AA1050) com complexos de Flúor/Zircônio [ZrF6]-2. A resistência à corrosão do alumínio com os vários tratamentos foi avaliada por diversas técnicas, especificamente ensaios acelerados em câmara de névoa salina, segundo norma ASTM B-117, técnicas eletroquímicas e de microscopia eletrônica de varredura (MEV). As técnicas eletroquímicas adotadas foram medidas de potencial de circuito aberto (PCA) em função do tempo, espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e curvas de polarização, anódica e catódica. Os resultados mostraram que os tratamentos à base de Zr, seja com partículas nanocerâmicas (ZrO2) ou complexos de Flúor/Zircônio [ZrF6]-2, não resultaram em aumento na resistência à corrosão do alumínio, o que ficou evidente pelos ensaios de névoa salina. O tratamento com moléculas auto-organizáveis da superfície desengraxada e desoxidada também não mostrou efeito favorável na proteção contra a corrosão do alumínio. O tratamento de imersão em água em ebulição causou a formação de um filme de óxi-hidróxido poroso que favoreceu o ataque localizado na forma de corrosão por pites nas regiões de defeitos/porosidades. O tratamento com moléculas auto-organizáveis após tratamento de imersão em água fervente, por sua vez, produziu melhoria nas propriedades de proteção da camada superficial mostrando a importância da camada de oxi-hidróxido na adsorção de moléculas auto-organizáveis. O tratamento de passivação à base de cromo trivalente adotado resultou em superfície com maior resistência à corrosão que a superfície do alumínio tratada com passivante à base de cromo hexavalente mostrando que a passivação com cromo trivalente é uma alternativa viável e equivalente àquela associada com substância tóxica e poluente, como é o caso do cromo hexavalente. O tratamento associado com as melhores características de proteção contra a corrosão do alumínio AA1050 foi o de imersão em água fervente contendo íons de cério, os quais foram incorporados ao filme de oxi-hidróxido. A presença destes íons na camada de oxi-hidróxido levou à formação de precipitados de hidróxido de cério nas regiões catódicas devido ao aumento localizado da alcalinidade. A combinação deste tratamento com o tratamento com moléculas auto-organizáveis causou a deterioração das propriedades da camada superficial ao diminuir a tendência à formação dos precipitados de cério que conferem proteção nas regiões de atividade de corrosão. A combinação de ensaios acelerados de névoa salina, técnicas eletroquímicas e avaliação por microscopia eletrônica de varredura permitiram a seleção de tratamentos de modificação da superfície do alumínio que resultam em maior resistência à corrosão. / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:33:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A introdução de cálcio e lítio como aditivos de sinterização na céria: 10% mol gadolínia foi investigada com o intuito de verificar sua influência na densificação e condutividade elétrica das cerâmicas sinterizadas. Pós contendo de 0 a 1,5% mol do metal foram preparados tanto por reação em estado sólido quanto pela co-precipitação dos oxalatos. As principais técnicas de caracterização utilizadas foram análise térmica, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e medida da condutividade elétrica por espectroscopia de impedância. Os resultados obtidos mostraram que cerâmicas densas podem ser obtidas utilizando ambos os aditivos. O aumento no teor do aditivo resulta em aumento na densificação. A forma de adição, por reação em estado sólido ou por coprecipitação exerce influência na condutividade elétrica. A adição de cálcio promove maior crescimento dos grãos que o lítio. A condutividade elétrica das amostras contendo o segundo aditivo é inferior à da céria-gadolínia pura. Ambos os aditivos exercem influência na condutividade intergranular. Adição de cálcio resulta também em diminuição da condutividade intragranular. Os aditivos favorecem a exudação do gadolínio. / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP