The objective of this work is to enhance the understanding of the delay observed in the early stages of E-coat deposition. E-coat deposition has been widely used by industries such as the automotive industry to form the primary protective coating against corrosion. Currently, models that are used to find the best conditions under which the desired coating coverage for the entire auto body can be achieved do not accurately predict the coating coverage in recessed areas. The accuracy of large-scale models can be improved by enhancing our understanding of the mechanisms responsible for the observed delay. To accomplish this, experiments are performed to define the processes that control deposition initiation and then a model is developed to describe those processes. Simulation results are compared with experimental measurements for a range of conditions to assess the validity of the results. The delay before the onset of deposition is influenced by the type of substrate and properties of the E-coat solution. The impact of the substrate type on the onset of deposition was experimentally investigated. The results of experiments indicated that surface characteristics such as adhesion of bubbles to the surface and the formation of an initial coating increase the local current density on the surface. Investigations of the morphology of the initial coating on different types of substrates indicated that deposition began at areas where the local current density was higher. Increasing the local current density due to the adhesion of bubbles to the surface resulted in a 40% reduction in the time required for the onset of deposition on galvanized steel compared to bare steel. The processes in the solution adjacent to the surface were also investigated to understand the mechanisms responsible for the onset of deposition. Convection was used as a tool to determine the impact of the accumulation of hydroxide ions on the onset of deposition. The results of rotating disk electrode (RDE) experiments showed that the observed delay before deposition was not due to the time required for accumulation of hydroxide ions at the surface. The results of additional experiments showed that the accumulation of micelles was critical to the deposit initiation. The impact of micelle accumulation on the deposit initiation was further explored by developing a mathematical model of the physical processes in the solution adjacent to the surface. The model was evaluated at different conditions and was found to agree with experimental results at different current densities and bulk micelle concentrations. The model and the experimental results from this study help to explain the observed delay in the early stages of E-coat deposition and provide a basis for improving large-scale simulation of E-coat deposition.

OBJETIVO: A etiologia das LNCs é complexa e não está totalmente esclarecida e parecem influir e interagir na sua formação fatores tão diversos como a concentração de tensões, a presença de ácidos de diversas origens e mecanismos tribológicos variados. O objetivo deste estudo in vitro foi avaliar se há diferenças na influência da tensão de tração, de compressão e da escovação na profundidade da lesão, microdureza e rugosidade do esmalte bovino submetido a desafio ácido. (O trabalho constituiu-se da avaliação dos danos ao esmalte bovino submetido a um desafio ácido erosivo e desafio abrasivo) com carregamento mecânico simultâneo. MÉTODOS: Foram avaliados 48 palitos contendo esmalte e dentina, com dimensões de (2,7 x 2,7 x 16 mm). O esmalte dos palitos foi planificado com lixas de granulação 600 e 800 e depois posteriormente polidos com lixas de granulação 1000, 1200, 2400 e 4000. Foi confeccionado um entalhe transversal de 1,5 mm de diâmetro na dentina, deixando um \"pescoço\" de 1,7 mm de esmalte e dentina. Toda a superfície do palito, exceto uma janela de 4 mm na vestibular do esmalte (na região de maior concentração de tensão), recebeu uma camada que protegia frente ao desafio ácido. Os palitos foram fixados em uma de suas extremidades e divididos em 2 grupos (n=24): submetidos a uma carga contínua (650 gf) à flexão na outra extremidade (sendo que 12 deles com o entalhe voltado para cima compressão e 12 com o entalhe para baixo tração) e outro grupo de palitos descarregados (n=24). Com esta divisão, todos os palitos sofreram o primeiro desafio ácido (2 horas em 400 ml de solução de ácido cítrico tamponado, ajustado ao pH 3,75, a 37° C) e, a seguir, foram mensurados (degrau e rugosidade com o perfilômetro, além de microdureza). Depois, cada grupo foi subdividido em dois com igual número (n=6 para os carregados, e n=12 para os sem carregamento): um grupo recebeu escovação com dentifrício e outro com água, foram novamente protegidos e foram expostos ao segundo desafio ácido (com ou sem carregamento). Após nova medição (degrau e rugosidade com o perfilômetro, além de microdureza) e re-proteção, foram submetidos ao terceiro desafio ácido e novamente mensurados. Um grupo extra de 24 palitos foi destinado à avaliação por microscopia de luz polarizada, dividido em três subgrupos (n=8): sem carga, submetidos à tração e submetidos à compressão e desafio ácido por 2 horas. RESULTADOS: em todos os estágios houve aumento na profundidade da lesão (dependendo do grupo, variou de 1,9 m no primeiro estágio a 7,9 m no último a 4,5 m no primeiro estágio a 19,2 m no último). A tensão de tração produziu profundidade de lesão (segundo estágio: 16,2 m; último estágio: 19,2 m) significativamente maior que a de compressão (segundo estágio: 9,2 m; último estágio: 13,4 m) apenas do lado fixado no grupo de espécimes escovados com dentifrício. A rugosidade foi maior na área exposta (Ra variando de 0,36 a 0,55) que na protegida (Ra variando de 0,13 a 0,28), mas nenhuma das tensões influiu significativamente em nenhuma das duas. Em todos os casos constatou-se diminuição significativa da rugosidade no segundo estágio (da ordem de 0,8 unidades de Ra para áreas protegidas e 0,16 para as expostas), atribuível à escovação, tanto com dentifrício quanto com água. A tensão não provocou diferenças significantes na microdureza em nenhum dos grupos, mas a escovação com dentifrício, no segundo estágio, produziu microdureza significativamente maior, tanto nas áreas protegidas (410 KNH) quanto nas expostas (140 KNH) quando comparadas com os respectivos primeiros estágios (318 KHN e 60 KHN, respectivamente). CONCLUSÃO: o efeito da tensão sobre a profundidade da lesão depende da presença de outros fatores, pois nos espécimes escovados com água, a tensão não provocou efeito estatisticamente significante na profundidade da lesão, nem do lado do entalhe nem do lado fixado. Apenas nos palitos escovados com dentifrício e do lado da fixação foi possível constatar aumento significante da profundidade da lesão (no segundo e terceiro estágios) da tração em relação à compressão, sendo que os sem tensão tiveram profundidade intermediária. A tensão de tração levou ao aparecimento de micro-trincas detectáveis pela microscopia de luz polarizada. Já em relação à microdureza, a tensão não provocou diferenças significantes em nenhum caso, mas apenas a escovação com dentifrício pode ser responsabilizada por aumento da dureza. A rugosidade na área exposta foi bem maior que na protegida, mas a tensão não influiu significativamente. A escovação (com água ou com dentifrício) diminuiu a rugosidade no segundo estágio. No segundo estágio, a rugosidade diminui nas áreas expostas e protegidas e a microdureza aumenta nos grupos escovados com dentifrício nas áreas expostas e protegidas. / OBJECTIVE: The etiology of LNC\'s is complex and not fully understood and seem to influence and interact in their formation diverse factors as stress concentration, the presence of acids of various origins and various tribological mechanisms. The purpose of this in vitro study was to evaluate whether there are differences in the influence of tensile stress, compression stress and brushing on the lesions depth, hardness and roughness of bovine enamel subjected to acid challenge. The work consisted of assessing damage to bovine enamel subjected to an erosive acid challenge (and abrasive) with simultaneous mechanical loading. METHODS: The work consisted of assessing the mineral loss in enamel subjected to an erosive acid challenge and biomechanical loading. We evaluated 48 sticks containing enamel and dentin, with dimensions (2.7 x 2.7 x 16 mm). These sticks were planned with sandpapers with granulation 600 and 800 and after subsequently polished with sandpaper granulation 1000, 1200, 2400 and 4000. A transverse notch of 1,5 mm diameter was made on dentin leaving a neck of 1,7mm of enamel and dentin. The entire surface of the specimen, except for a window of 4 mm on the buccal enamel (the region of highest stress concentration), received a protection against the acid challenge. The specimens were fixed at one end and divided into two groups (n = 24): subjected to a continuous bending load (650 gf) applied to the other end (where 12 of them were fixed with the notch facing up - compression - and 12 with the notch down - tensile) and another group of specimens unloaded (n = 24). With this division, all specimens suffered the first acid challenge (2 hours in 400 ml of buffered citric acid solution, adjusted to pH 3.75 at 37 ° C) and, then, were measured (lesion depth and surface roughness with profilometer, and also micro hardness). Then each group was subdivided into two with the same number (n = 6 for loaded ones and n=12 for unloaded ones): A group received brushing with toothpaste and other just with water, then they were protected again and exposed to the second acid challenge (with load or without load). After remeasurement (lesion depth and roughness with profilometer, and micro hardness) and re-protection, the specimens were subjected to the third acid challenge and again measured. An extra set of 24 sticks was used for the evaluation by polarized light microscopy, divided into three subgroups (n = 8) without load, subjected to tension and under compression. RESULTS: In all stages the lesion depth have increased:(depending of the group, ranged from 1.9 m in the first stage to 7.9 m in the last stage and 4.5 m in the first stage to 19.2 m in the last stage). The tensile stress produced lesion depth (second stage: 16.2 mm; last stage: 19.2 mm) significantly higher than the compression (the second stage: 9.2 mm; last stage: 13.4 mm) only in the fixed side in the group of specimens brushed with toothpaste. The roughness was higher in the exposed area (Ra ranging from 0.36 to 0.55) than in the protected one (Ra varying from 0.13 to 0.28), but the stress was not significantly correlated in either. In all cases it was observed a significant reduction in roughness in the second stage (about 0.8 units of Ra for the protected areas to 0.16 for the exposed), attributable to brushing with toothpaste as well with water. The stress did not cause significant differences in the micro hardness in either group, but brushing with toothpaste, in the second stage, produced significantly higher micro hardness in, both areas, protected areas (410 KNH) and the exposed (140 KNH) when compared with their early stages (318 KHN and 60 KHN, respectively). CONCLUSION: The effect of stress on the lesion depth depends of the presence of other factors; therefore the specimens brushed with water, the stress caused no statistically significant effect on lesion depth neither in the fixed nor in the notch side. Just in the specimens brushed with toothpaste in the side of fixation was possible to observe a significant increase of the lesion depth (in the second and third stages) of the tensile stress in relation to the compression, whereas the specimens not submitted to stress presented intermediate lesion depth values. The tensile stress led to the emergence of micro-cracks detectable by polarized light microscopy. Regarding to the micro hardness, the stress did not cause significant differences in any case but only brushing with toothpaste may be responsible for increased hardness. The roughness in the exposed area was much higher than in the protected, but the stress was not significantly correlated. Brushing with water or toothpaste reduces the roughness in the second stage for the specimens brushed with toothpaste. In the second stage, the roughness decreases in the exposed and protected areas and the micro hardness increases in the groups brushed with toothpaste in the exposed and protected areas.

OBJETIVO: A etiologia das LNCs é complexa e não está totalmente esclarecida e parecem influir e interagir na sua formação fatores tão diversos como a concentração de tensões, a presença de ácidos de diversas origens e mecanismos tribológicos variados. O objetivo deste estudo in vitro foi avaliar se há diferenças na influência da tensão de tração, de compressão e da escovação na profundidade da lesão, microdureza e rugosidade do esmalte bovino submetido a desafio ácido. (O trabalho constituiu-se da avaliação dos danos ao esmalte bovino submetido a um desafio ácido erosivo e desafio abrasivo) com carregamento mecânico simultâneo. MÉTODOS: Foram avaliados 48 palitos contendo esmalte e dentina, com dimensões de (2,7 x 2,7 x 16 mm). O esmalte dos palitos foi planificado com lixas de granulação 600 e 800 e depois posteriormente polidos com lixas de granulação 1000, 1200, 2400 e 4000. Foi confeccionado um entalhe transversal de 1,5 mm de diâmetro na dentina, deixando um \"pescoço\" de 1,7 mm de esmalte e dentina. Toda a superfície do palito, exceto uma janela de 4 mm na vestibular do esmalte (na região de maior concentração de tensão), recebeu uma camada que protegia frente ao desafio ácido. Os palitos foram fixados em uma de suas extremidades e divididos em 2 grupos (n=24): submetidos a uma carga contínua (650 gf) à flexão na outra extremidade (sendo que 12 deles com o entalhe voltado para cima compressão e 12 com o entalhe para baixo tração) e outro grupo de palitos descarregados (n=24). Com esta divisão, todos os palitos sofreram o primeiro desafio ácido (2 horas em 400 ml de solução de ácido cítrico tamponado, ajustado ao pH 3,75, a 37° C) e, a seguir, foram mensurados (degrau e rugosidade com o perfilômetro, além de microdureza). Depois, cada grupo foi subdividido em dois com igual número (n=6 para os carregados, e n=12 para os sem carregamento): um grupo recebeu escovação com dentifrício e outro com água, foram novamente protegidos e foram expostos ao segundo desafio ácido (com ou sem carregamento). Após nova medição (degrau e rugosidade com o perfilômetro, além de microdureza) e re-proteção, foram submetidos ao terceiro desafio ácido e novamente mensurados. Um grupo extra de 24 palitos foi destinado à avaliação por microscopia de luz polarizada, dividido em três subgrupos (n=8): sem carga, submetidos à tração e submetidos à compressão e desafio ácido por 2 horas. RESULTADOS: em todos os estágios houve aumento na profundidade da lesão (dependendo do grupo, variou de 1,9 m no primeiro estágio a 7,9 m no último a 4,5 m no primeiro estágio a 19,2 m no último). A tensão de tração produziu profundidade de lesão (segundo estágio: 16,2 m; último estágio: 19,2 m) significativamente maior que a de compressão (segundo estágio: 9,2 m; último estágio: 13,4 m) apenas do lado fixado no grupo de espécimes escovados com dentifrício. A rugosidade foi maior na área exposta (Ra variando de 0,36 a 0,55) que na protegida (Ra variando de 0,13 a 0,28), mas nenhuma das tensões influiu significativamente em nenhuma das duas. Em todos os casos constatou-se diminuição significativa da rugosidade no segundo estágio (da ordem de 0,8 unidades de Ra para áreas protegidas e 0,16 para as expostas), atribuível à escovação, tanto com dentifrício quanto com água. A tensão não provocou diferenças significantes na microdureza em nenhum dos grupos, mas a escovação com dentifrício, no segundo estágio, produziu microdureza significativamente maior, tanto nas áreas protegidas (410 KNH) quanto nas expostas (140 KNH) quando comparadas com os respectivos primeiros estágios (318 KHN e 60 KHN, respectivamente). CONCLUSÃO: o efeito da tensão sobre a profundidade da lesão depende da presença de outros fatores, pois nos espécimes escovados com água, a tensão não provocou efeito estatisticamente significante na profundidade da lesão, nem do lado do entalhe nem do lado fixado. Apenas nos palitos escovados com dentifrício e do lado da fixação foi possível constatar aumento significante da profundidade da lesão (no segundo e terceiro estágios) da tração em relação à compressão, sendo que os sem tensão tiveram profundidade intermediária. A tensão de tração levou ao aparecimento de micro-trincas detectáveis pela microscopia de luz polarizada. Já em relação à microdureza, a tensão não provocou diferenças significantes em nenhum caso, mas apenas a escovação com dentifrício pode ser responsabilizada por aumento da dureza. A rugosidade na área exposta foi bem maior que na protegida, mas a tensão não influiu significativamente. A escovação (com água ou com dentifrício) diminuiu a rugosidade no segundo estágio. No segundo estágio, a rugosidade diminui nas áreas expostas e protegidas e a microdureza aumenta nos grupos escovados com dentifrício nas áreas expostas e protegidas. / OBJECTIVE: The etiology of LNC\'s is complex and not fully understood and seem to influence and interact in their formation diverse factors as stress concentration, the presence of acids of various origins and various tribological mechanisms. The purpose of this in vitro study was to evaluate whether there are differences in the influence of tensile stress, compression stress and brushing on the lesions depth, hardness and roughness of bovine enamel subjected to acid challenge. The work consisted of assessing damage to bovine enamel subjected to an erosive acid challenge (and abrasive) with simultaneous mechanical loading. METHODS: The work consisted of assessing the mineral loss in enamel subjected to an erosive acid challenge and biomechanical loading. We evaluated 48 sticks containing enamel and dentin, with dimensions (2.7 x 2.7 x 16 mm). These sticks were planned with sandpapers with granulation 600 and 800 and after subsequently polished with sandpaper granulation 1000, 1200, 2400 and 4000. A transverse notch of 1,5 mm diameter was made on dentin leaving a neck of 1,7mm of enamel and dentin. The entire surface of the specimen, except for a window of 4 mm on the buccal enamel (the region of highest stress concentration), received a protection against the acid challenge. The specimens were fixed at one end and divided into two groups (n = 24): subjected to a continuous bending load (650 gf) applied to the other end (where 12 of them were fixed with the notch facing up - compression - and 12 with the notch down - tensile) and another group of specimens unloaded (n = 24). With this division, all specimens suffered the first acid challenge (2 hours in 400 ml of buffered citric acid solution, adjusted to pH 3.75 at 37 ° C) and, then, were measured (lesion depth and surface roughness with profilometer, and also micro hardness). Then each group was subdivided into two with the same number (n = 6 for loaded ones and n=12 for unloaded ones): A group received brushing with toothpaste and other just with water, then they were protected again and exposed to the second acid challenge (with load or without load). After remeasurement (lesion depth and roughness with profilometer, and micro hardness) and re-protection, the specimens were subjected to the third acid challenge and again measured. An extra set of 24 sticks was used for the evaluation by polarized light microscopy, divided into three subgroups (n = 8) without load, subjected to tension and under compression. RESULTS: In all stages the lesion depth have increased:(depending of the group, ranged from 1.9 m in the first stage to 7.9 m in the last stage and 4.5 m in the first stage to 19.2 m in the last stage). The tensile stress produced lesion depth (second stage: 16.2 mm; last stage: 19.2 mm) significantly higher than the compression (the second stage: 9.2 mm; last stage: 13.4 mm) only in the fixed side in the group of specimens brushed with toothpaste. The roughness was higher in the exposed area (Ra ranging from 0.36 to 0.55) than in the protected one (Ra varying from 0.13 to 0.28), but the stress was not significantly correlated in either. In all cases it was observed a significant reduction in roughness in the second stage (about 0.8 units of Ra for the protected areas to 0.16 for the exposed), attributable to brushing with toothpaste as well with water. The stress did not cause significant differences in the micro hardness in either group, but brushing with toothpaste, in the second stage, produced significantly higher micro hardness in, both areas, protected areas (410 KNH) and the exposed (140 KNH) when compared with their early stages (318 KHN and 60 KHN, respectively). CONCLUSION: The effect of stress on the lesion depth depends of the presence of other factors; therefore the specimens brushed with water, the stress caused no statistically significant effect on lesion depth neither in the fixed nor in the notch side. Just in the specimens brushed with toothpaste in the side of fixation was possible to observe a significant increase of the lesion depth (in the second and third stages) of the tensile stress in relation to the compression, whereas the specimens not submitted to stress presented intermediate lesion depth values. The tensile stress led to the emergence of micro-cracks detectable by polarized light microscopy. Regarding to the micro hardness, the stress did not cause significant differences in any case but only brushing with toothpaste may be responsible for increased hardness. The roughness in the exposed area was much higher than in the protected, but the stress was not significantly correlated. Brushing with water or toothpaste reduces the roughness in the second stage for the specimens brushed with toothpaste. In the second stage, the roughness decreases in the exposed and protected areas and the micro hardness increases in the groups brushed with toothpaste in the exposed and protected areas.