Il est généralement admis que les films à base de carbone constituent d'excellentes alternatives pour augmenter la résistance à l'usure et/ou accroître les propriétés lubrifiantes des alliages métalliques. Communément, les films de carbone sont obtenus par des procédés en phase vapeur. Cependant, ces procédés présentent certaines contraintes de mise en oeuvre et représentent des investissements lourds. L’électrodéposition est, dans la plupart des développements industriels, une alternative très intéressante en raison principalement de son faible coût d’exploitation. Mais dans le cas spécifique de l’élaboration de films de carbone obtenus par électrodéposition en milieu organique, les faibles vitesses de dépôt semblent une limitation qui nécessite de mener des recherches sur des électrolytes à plus forte conductivité ionique. L'addition de liquides ioniques, comme électrolyte support, dans un électrolyte organique pourrait contribuer à une augmentation de la conductivité de celui-ci et permettre un accroissement de la vitesse de dépôt. Dans ce contexte, le présent travail a pour but d’évaluer l'effet de l’addition d’un liquide ionique protique, le Lactate de 2-HydroxyEthanolAmine (2HEAL), à un électrolyte organique, le N,N-DiMéthylFormamide (DMF),sur les caractéristiques de films de carbone déposés par électrodéposition sur un substrat en alliage de titane Ti6Al4V. Nous montrons que l'addition de liquide ionique dans une solution de DMF augmente en effet la conductivité des électrolytes en permettant d’appliquer des densités de courant plus élevées et d’atteindre des vitesses et épaisseurs de dépôt élevées. Nous mettons également en évidence que la concentration en liquide ionique dans l’électrolyte influence fortement la morphologie de surface des dépôts et la structure du film de carbone déposé avec une augmentation de la teneur d’atomes de carbone hybridés sp³. Le film carboné à la surface de l’alliage de titane obtenue par cette voie présente une amélioration significative de la résistance à l'usure tant par rapport aux films obtenus sans addition de liquides ioniques que par rapport au substrat non revêtu. / É sabido que filmes de carbono são excelentes alternativas para aumentar a resistência ao desgaste e/ou aumento das propriedades lubrificantes de ligas metálicas. Geralmente, os filmes de carbono são obtidos por processos em fase de vapor. No entanto, estes processos têm certas limitações de implementação e representam grandes investimentos. A eletrodeposição é na maior parte das vezes uma alternativa industrial atraente, principalmente por causa de seu baixo custo operacional, mas, no caso específico da deposição de filmes de carbono produzidos por eletrodeposição em meio orgânico, as taxas de deposição são muito baixas, o que gera uma limitação que requer um estudo aprofundado sobre eletrólitos com maior condutividade iônica. A adição dos líquidos iônicos, como eletrólito suporte, num eletrólito orgânico pode contribuir para um aumento na condutividade do mesmo e permitir o aumento da taxa de deposição. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo avaliar o efeito da adição de um líquido iônico prótico, o lactato de 2-hydroxietanolamina (2HEAL), em um eletrólito orgânico, a N,N-dimetilformamida (DMF), sobre as características dos filmes de carbono depositados por eletrodeposição em um substrato de liga de titânio Ti6Al4V. Observou-se que a adição de líquido iônico, em uma solução de DMF aumenta, efetivamente, a condutividade do eletrólito e acarreta a geração de maiores densidades de corrente de deposição e, consequentemente, taxas de deposição mais elevadas, originando filmes com maiores espessuras de camada. Também foi demonstrado que a concentração de líquido iônico no eletrólito influencia fortemente a estrutura e a morfologia superficial dos filmes de carbono depositados, com um aumento na quantidade de hibridizações sp³. A presença de carbono na superfície da liga de titânio, contribui para uma melhoria significativa da sua resistência ao desgaste em comparação com os filmes produzidos sem a adição de líquidos iônicos. / It is generally accepted that carbon films are excellent alternatives for increasing the wear resistance and/or increasing the lubricating properties of metal alloys. Commonly, the carbon films are obtained by vapor phase processes. However, these processes have certain limitations of implementation and represent large investments. The electrodeposition is in most industrial development an attractive alternative mainly because of its low operating cost, but in the specific case of the carbon film deposition by electrodeposition in an organic medium, low deposition rates seem a limitation that requires research on electrolytes with higher ionic conductivity. The addition of ionic liquids, as a support electrolyte, in an organic electrolyte may contribute to an increase in the conductivity thereof and allows an increase of the deposition rate. In this context, this work aims to evaluate the effect of adding a protic ionic liquid, 2-HydroxyEthanolAmine Lactate (2HEAL), in an organic electrolyte, N,N-DiMethylFormamide (DMF), on the characteristics of obtained carbon films electrodeposited on a substrate of Ti6Al4V titanium alloy. It was indeed observed that the addition of ionic liquid in a DMF solution increases the conductivity of the electrolyte and allows the application of higher current densities leading to higher deposition rate and higher film thicknesses. It was also demonstrated that the ionic liquid concentration in the electrolyte strongly influences the surface structure and the morphology of the deposited carbon film with a relative increase in amount of sp³-hybridized carbon atoms. The presence of the carbonaceous film at the surface of the titanium alloy contributes to a significant improvement in its wear resistance to wear compared to films produced without the addition of ionic liquids or compared to the bare substrate.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-10-21Bitstream added on 2014-06-13T20:42:54Z : No. of bitstreams: 1 baptista_jaa_dr_araiq.pdf: 3396992 bytes, checksum: fc53db41a4c7db199456bac2e1fe3e67 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho estudou-se a permeação de hidrogênio no aço CFF durante a eletrodeposição de zinco em diferentes soluções de eletrodeposição, densidade de corrente e o tempo. Estes estudos foram feitos empregando-se as técnicas de voltametria cíclica, cronoamperometria do hidrogênio permeado em um eletrodo bipolar, microscopias óticas e de varredura eletrônica. As voltametrias cíclicas foram feitas para analisar o comportamento do aço diante das soluções empregadas para a eletrodeposição e para determinar o comportamento dos depósitos de zinco formados em diferentes banhos em solução tampão borato (pH 8,4). Observou-se que as soluções de eletrodeposição de zinco que continham citrato de sódio (NaCit), os voltamogramas cíclicos não mostraram a região de oxidação do zinco eletrodepositado e respectiva oxidação, indicando que o íon zinco está na forma de um complexo estável, o que dificulta a deposição de zinco, tornando o depósito mais compacto. A maioria dos voltamogramas cíclicos dos revestimentos de zinco sobre aço CFF mostrou a presença de um pico em torno de -1,0 V, que foi relacionado à deposição do zinco. Em potenciais mais positivos após a deposição do zinco ocorre oxidação da superfície formando um óxido que bloqueia a superfície do eletrodo, porém em este fenômeno não é observado após a formação do depósito para soluções que contém citrato de sódio (NaCit). As imagens de MEV dos depósitos mostraram diferentes morfologias dos depósitos de zinco nos banhos estudados, que dependem da corrente aplicada e do tempo de deposição. A composição do banho também influencia na morfologia dos depósitos obtidos, sendo que, entre as soluções estudadas, a que continha somente citrato de sódio, sulfato de zinco e cloreto de potássio em sua composição formaram depósitos mais compactos... / In this work, the hydrogen permeation into CFF steel, during the zinc electrodeposition, was studied using different baths, current densities and deposition time. These studies were carried out by employing the following techniques: cyclic voltammetry, chronoamperometry of the permeated hydrogen in a bipolar electrode, optical and electronic microscopy. The cyclic voltammetry was conducted in order to analyze the steel behavior with relation to the utilized solutions for its electrodeposition and also to determine the behavior of the formed zinc deposits in different baths in borate buffer solution (pH 8.4). It was observed that cyclic voltammograms for the solutions of zinc electrodeposition containing sodium citrate (NaCit) did not show the region corresponding to the oxidation of electrodeposited zinc, indicating that the zinc ion is forming a stable complex. In this situation, the complex hinders the zinc deposition and therefore the deposit becomes more compact. Most of cyclic voltammograms for zinc coatings into CFF steel exhibited the presence of a peak at about -1.0 V, which is related to the zinc deposition. At more positive potentials after the zinc deposition, it takes place surface oxidation, forming an oxide that blocks the electrode surface. However, this phenomenon is not noticed after the deposit formation for solutions containing sodium citrate (NaCit). The SEM images of the zinc deposits presented different morphologies depending on the bath, applied current density and deposition time. The bath composition also influences on the obtained deposits morphology, where the bath containing only sodium citrate, zinc sulfate and potassium chloride formed more compact, adherent and less rough deposits. The growth and formation of the zinc coatings were observed in situ by optical microscopy, showing that the deposition curren... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador : Dante Homero Mosca Jr / Dissertaçao (mestrado) - Universidade Federal do Paraná

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-04-19Bitstream added on 2014-06-13T19:05:17Z : No. of bitstreams: 1 ribas_gcb_dr_araiq.pdf: 3555031 bytes, checksum: 870a15eca5c7dcd996e81e1d56ce8831 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os metais nobres Pt, Rh e Ir e suas ligas apresentam diversas aplicações tecnológicas. O Hg pode ser considerado o principal contaminante dos metais nobres e suas ligas binárias e terciárias, por apresentar alta reatividade e uma ação corrosiva sobre os mesmo. Devido a isso, o objetivo deste trabalho foi estudar as reações em estado sólido das ligas Pt-6% Rh e Pt-10% Ir na presença e ausência de Hg, empregando técnicnas eletroquímicas e termogravimétricas. O preparo dos sistemas para os estudos eletroquímicos e de termogravimetria (TG/DTG) constituiu em fazer eletrodeposições de Hg no substrato metálico, com o auxílio de voltametria cíclica, gerando um filme de Hg e compostos intermetálicos sobre a superfície da lâmina. A partir desses resultados, foi possível evidenciar o ataque efetivo do mercúrio sobre o substrato, e a formação de compostos intermetálicos (PtHg, PtHg2, RhHg2 e PtHg4), que foram caracterizados com o auxílio das seguintes técnicas de análise de superfície: microanálise por EDX, mapeamento dos elementos, obtenção de imagens de MEV e difratometria de raios X (XRD). Estas análises de superfície revelaram também, uma distribuição homogênea do Hg, e a presença de um filme de intermetálicos sobre a superfície do substrato. A comparação entre os sistemas Pt-10% Ir-Hg e Pt-6% Rh-Hg sugere uma menor reatividade do substrato de Ir quando são empregadas as mesmas condições experimentais / The noble metals Pt, Rh and Ir and its alloys have many technological applications. Mercury can be considered a major contaminant of noble metals and their binary and tertiary alloys due to high reactivity and a corrosive action on the same. Because of this, the objective was to study the solid state reactions of the alloys Pt-6% Rh and Pt-10% Ir in the presence and absence of mercury, using electrochemical and thermogravimmetry techniques. The preparation of systems for electrochemical and thermogravimmetry (TG/DTG) studies consisted to make electrodepositions of mercury in the metallic substrate, using cyclic voltammetry techniques to generate a film of mercury and intermetallic compounds. From these studies, it was possible to show the actual attack of mercury on the substrate, and the formation of intermetallic compounds (PtHg, PtHg2, RhHg2 and PtHg4), which were characterized using these analysis of surface techniques: EDX microanalysis, mapping of the elements, scanning electronic microscopy and X-ray diffraction (XRD).These analysis also revealed a homogeneous distribution of mercury, and the presence of an film of intermetallic compounds on the surface of the substrate. The comparison between the systems Pt-10% Ir-Hg and Pt-6% Rh-Hg suggesting a lower reactivity of Ir are used when the same experimental conditions

Na presente tese realizou-se um estudo a respeito da tribocorrosão, isto é, atuação simultânea dos mecanismos de desgaste e corrosão, da liga Ti6Al4V, da mesma liga nitretada e dela recoberta por filmes DLC obtidos por PACVD em meio fisiológico simulado, considerando que ligas de titânio são amplamente empregadas em próteses sujeitas a esforços e os filmes a base de carbono apresentam grande potencial como biomaterial. Paralelamente foi estudada a obtenção de filmes DLC sobre titânio através de uma técnica pouco usual para aquisição destes revestimentos, a eletrodeposição. As amostras nitretadas foram caracterizadas ao MEV, por difração de raios X e microdureza. Os filmes produzidos por PACVD foram caracterizados ao MEV, espectroscopia Raman e a dureza, através de nanoidentação. Para os diferentes materiais, ensaios eletroquímicos, em solução fisiológica simulada, foram realizados a fim de verificar a resistência à corrosão e ensaios de desgaste a seco, para avaliar o comportamento tribológico.O comportamento frente à tribocorrosão, onde os mecanismos de desgaste e de corrosão atuaram simultaneamente, foram realizados para a liga, liga nitretada e filmes DLC depositados por PACVC. A liga Ti6Al4V mostrou-se bastante resistente à corrosão, apesar do pobre comportamento tribológico. Ensaios de tribocorrosão confirmaram a boa resistência à corrosão da liga, mesmo com os mecanismos de desgaste e corrosão atuando simultaneamente. A camada de nitretos, obtida do processo de nitretação, apresentou melhora no comportamento tribológico, frente à corrosão e tribocorrosão. Filmes DLC apresentaram excelente resistência ao desgaste e à corrosão quando ensaios foram realizados separadamente. Ensaios de tribocorrosão mostraram a falha prematura do filme quando da atuação simultânea dos mecanismos. O estudo paralelo a respeito da eletrodeposição confirmou a possibilidade de obtenção de filmes DLC através desta técnica, a temperatura ambiente. Os filmes foram avaliados por espectroscopia Raman e testados quanto à resistência à corrosão e ao desgaste. A dureza dos filmes foi avaliada por nanoidentação e a morfologia, verificada ao MEV e AFM. Filmes obtidos a partir de acetonitrila apresentaram uma melhora na resistência à corrosão comparado ao titânio puro, enquanto que os filmes obtidos de DMF comportaram-se similarmente ao titânio, possivelmente pela presença de trincas nanométricas. Relativo à resistência ao desgaste, os filmes obtidos de DMF, mostraram-se mais eficazes. / In the present work it was performed a study about tribocorrosion performance of Ti6Al4V bare alloy and the same alloy Ti6Al4V nitrided or even recovered by DLC films in simulated physiologic environment considering the extensive application of this alloy in loaded implants and the possibility to use DLC films as a biomaterial. At the same time, it was studied the electrodepositon of DLC films onto titanium. Nitride samples were characterized by SEM (scanning electron microscopy), X ray diffraction and microhardness. The DLC films obtained by PACVC technique were characterized by SEM, Raman spectroscopy and nanoidentation. Corrosion experiments were conducted in simulated physiologic environment. The tribologic behavior was evaluated by dry wear tests. Tribocorrosion behavior, with corrosion and wear mechanisms acting simultaneously, was evaluated for the bare alloy, nitrided alloy and DLC films obtained by PACVD technique. The alloy is quite resistant to corrosion despite its poor tribological behavior. Tribocorrosion tests confirmed the good resistance to corrosion even when the degradation mechanisms of wear and corrosion act simultaneously. The nitride compound layer improved the tribological, corrosion and tribocorrosion behavior. DLC films presented high performance to either corrosion or wear mechanisms, however a catastrophic failure of the coating was observed in tribocorrosion tests. A parallel study confirmed the possibility of obtaining DLC films by a electrodeposition technique at room temperature. Raman measurements, corrosion and wear tests were performed. The hardness of the films was evaluated by nanoidentation. Films obtained from acetonitrile present a better corrosion resistance with respect to pure titanium. Films obtained from DMF presented a similar corrosion behavior as presented by titanium probably due the presence of some detected nanocracks. The films obtained from DMF presented a better tribological behavior.

Revestimentos compósitos com incorporação de SiC (com tamanho médio 600nm e 30nm) à matriz metálica de Ni-P foram elaborados por eletrodeposição a partir de uma solução de sais de níquel, contendo um precursor fosforoso H3PO3, na qual as partículas foram colocadas em suspensão. A partir de medidas de viscosidade e velocidade de sedimentação foi evidenciado que o tamanho das partículas de SiC é uma característica importante que influencia na estabilidade das suspensões. Além disso, a presença de aditivos orgânicos, como SDS ou CTAHS, modifica as características das suspensões podendo ter, de acordo com o tamanho das partículas, um efeito sobre a taxa de incorporação da mesma no depósito durante o crescimento da matriz. Observou-se que acima de uma certa concentração de partículas em suspensão, a taxa de incorporação avaliada em função da fração em volume atinge um patamar, quando, no entanto, a mesma continua a aumentar se avaliada pelo número de partículas incorporadas. Para as suspensões com elevada concentração de partículas, o processo de incorporação torna-se seletivo, e as partículas de menor tamanho são preferencialmente incorporadas. Medidas de microdureza, análise térmica e ensaios eletroquímicos (voltametria cíclica e impedância eletroquímica) foram realizados com o objetivo de investigar o efeito da quantidade e do tamanho das partículas de SiC incorporadas, sobre o comportamento térmico, a microdureza, e a resistência à corrosão dos revestimentos compósitos Ni-P-SiC com teor em fósforo igual a 17 %at.

Foram estudados os efeitos da presença de surfatantes aniônicos (dodecilsulfato de sódio - SDS e dodecilbenzenosssulfonato de sódio - SDBS) e catiônico (cloreto de dodecilamônio - DAC) em diferentes interfases metal/cloreto de sódio, em valores de pH iguais a 5,8 e 3,0 . Platina, cobre e níquel foram utilizados como substratos. Técnicas eletroquímicas (polarizações potenciostáticas catódicas e anódicas; voltametria cíclica; cronoamperometria; impedância eletroquímica, com eletrodo parado e com eletrodo de disco rotativo - EDR) foram empregadas, bem como técnicas não eletroquímicas (espectroscopia Raman \"in situ\" SERS; microscopia eletrônica de varredura (MEV) / espectroscopia de dispersão de energia - EDS) a fim de caracterizar a ação destes surfatantes em processos anódicos e catódicos que ocorrem nas interfases citadas. DAC apresentou ação inibidora acentuada para as reações de oxidação e redução da água, na interfase Pt/NaCl 0,1 mol.L1 , não sendo eletroativo na faixa de potenciais compreendida entre estes dois processos. Utilizando-se eletrodo parado, o surfatante mostrou ação inibidora mais acentuada para os processos anódicos do que para os catódicos. Com convecção forçada empregando EDR, o surfatante apresentou graus de inibição da ordem de 90 % para ambos os processos, sugerindo que o transporte de massa favorece a adsorção do DAC sobre a platina. Tal comportamento pôde também ser comprovado quando se utilizou cobre e níquel como substratos, -1 em meio de pH igual a 5,8. Para a interfase Cu / NaCl 0,1 mol.L-1 pH = 3, com EDR, os três surfatantes tiveram seus efeitos estudados na região catódica, a fim de se verificar a sua atuação na reação de desprendimento de hidrogênio. Os surfatantes aniônicos não apresentaram efeito inibidor sobre a referida reação, aumentando a sua velocidade para potenciais mais negativos + do que -1,0 V / ECS. DAC, ao contrário, inibiu a reação H+ / H2 , com valores de grau de cobertura 2 da ordem de 50 %. A adsorção dos surfatantes sobre cobre foi caracterizada por espectroscopia Raman (SERS), cujos estudos mostraram que os três surfatantes são adsorvidos através da cadeia carbônica (hidrofóbica), no potencial de corrosão (Ecorr ) e a valores de potencial mais positivos e Ecorr . Os resultados espectroscópicos sugerem a presença da parte polar do SDS na interfase, enquanto que, no no caso do DAC, não foi possível caracterizar, por esta técnica, a adsorção do grupamento amônio Foram realizados também estudos sobre o efeito destes surfatantes em processo de eletrodeposição de níquel sobre cobre. SDS apresentou aumento de rendimento de 28% para 43% a um potencial de -1,10 V / ECS, em relação ao processo efetuado em ausência de surfatante. Os depósitos obtidos em presença de SDS e SDBS apresentaram-se mais brilhantes e visualmente mais homogêneos do que aquele obtido em ausência de surfatante, confirmando a ação abrilhantadora destes aditivos utilizados em banhos comerciais de deposição. A presença de DAC inibiu a reação Ni2+ /Ni, obtendo-se depósito de níquel apenas nas bordas do eletrodo de cobre. As superfícies de cobre niqueladas foram caracterizadas por medidas de potencial de circuito aberto, polarização anódica, cronoamperometria, impedância eletroquímica e por MEV / EDS. Os resultados obtidos, empregando as diferentes técnicas, indicaram que a deposição de níquel sobre cobre em meio de NaC1 0,1 mol.L-1, pH = 3, contendo 1,0X10-3 mol.L-1 de SDS foi a apresentou melhores características tanto em relação ao rendimento quanto à qualidade do depósito formado. / The effect of anionic (sodium dodecylsulphate - SDS and sodium dodecylbenzenesulphonate - SDBS) and cationic (dodecylammonium chloride - DAC) surfactants has been studied in different metal / sodium chloride interfaces, at pH = 5.8 and pH = 3.0 . Platinum, copper and nickel have been used as substracts. Electrochemical (anodic and cathodic potentiostatic polarisation, cyclic voltammetry, chronoamperometry, and electrochemical impedance, using stationary and rotating disk electrodes - RDE) and non-electrochemical techniques (\"in situ\" Raman spectroscopy / SERS ; scanning electronic microscopy - SEM / energy dispersion spectroscopy - EDS) have been used to study the action of these surfactants on anodic and cathodic reactions that occur in the interfaces. DAC has shown strong -1 inhibitory action on reduction and oxidation water reactions, on Pt / 0.1 mol.L-1 NaCl interfhace, without electroactivity in all the potential range studied. Stationary electrode, has shown that DAC is more effective as inhibitor for the anodic processes than for the cathodic one. Using rotating disc electrode (RDE), surfactant presents about 90 % of inhibitory efficiency in both processes, suggesting that mass transport favours DAC adsorption on Pt. Furthermore the inhibitory action is the same when using copper and nickel as substract , at pH = 5.8. The three surfactants (SDS, SDBS and DAC) were studied on cathodic potential range, in order to verify their action on hydrogen evolution reaction, in Cu / NaCl 0.1 mol.L-1 , pH = 3.0, using RDE. Anionic surfactants have not shown inhibitory action on the mentioned reaction, increasing its rate at more negative potentials than -1.0 V / ECS. On the other hand, DAC inhibits the same reaction, showing 50 % inhibitory efficiency. Surfactants adsorption on copper have been studied by Raman Spectroscopy (SERS) \"in situ\". These studies have shown the adsorption of DAC, SDS and SDBS through carbonic chain (hydrophobic) at corrosion potential (Ecorr) and at more negative and more positive potentials. The presence of the polar head at the interface have been confirmed for SDS and SDBS. For DAC, however, it was not possible to characterize the ammonium group adsorption from Raman spectra. The effect of these surfactants have also been studied for nickel electrodeposition process on copper. SDS increased the process yield (28 % to 43 %, at E = -1.1 V / ECS), when compared to the results obtained without surfactant. Deposits were brighter and more homogeneous than those obtained in the absence of SDS and SDBS surfactants, confirming the brightening action of these additives in commercial deposition baths. DAC also inhibits Ni /Ni2+ reduction, producing nickel deposit just on the edge of copper electrode. The results, obtained from different techniques, have shown that nickel deposition on copper, in 0.1 mol.L-1 NaC1, pH = 3, containing 1.0X10-3 mol.L-1 SDS, presented the best performance, if it is considered the yield values and the quality of the deposit.

As propriedades físicas, químicas e mecânicas de superfícies de titânio e suas ligas têm sido estudadas buscando uma melhor osseointegração para aplicação em implantes biomédicos. Tais propriedades do material a ser utilizado em implantes têm apresentado influência direta na qualidade da interface osso-implante e uma relação direta com a rugosidade em escala nanométrica e micrométrica, porosidade e molhabilidade (energia de superfície) da superfície. Nesse contexto, estudos relacionados com o processo de eletropolimento de superfícies metálicas de titânio e suas ligas têm sido desenvolvidos visando controlar a morfologia da superfície através da escolha de parâmetros experimentais adequados, para a obtenção de superfícies com diferentes texturas. Dessa forma o presente trabalho tem por objetivo avaliar a influência dos parâmetros operacionais no processo de eletropolimento de Ti-cp, visando à obtenção de superfícies nanoestruturadas com controle morfológico. Foi avaliado o efeito de filmes de DLC (Diamond Like Carbon) eletrodepositados a partir de uma solução orgânica de Dimetilformamida sobre a superfície eletropolida. A etapa de caracterização morfológica das superfícies eletropolidas e eletropolidas revestidas com DLC se deram por meio de microscopia de força atômica (AFM), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e perfilometria de contato. Além disso, as superfícies obtidas foram caracterizadas quanto à molhabilidade (ensaio da gota séssil), comportamento eletroquímico (monitoramento do potencial de circuito aberto e curvas de polarização potenciostáticas) e resistência ao desgaste (ensaio tribológico do tipo ball-on-plate). Os filmes de DLC também foram caracterizados por espectroscopia Raman. Os resultados obtidos evidenciaram o efeito dos parâmetros operacionais sobre o controle da morfologia das superfícies de Ti-cp eletropolidas. A obtenção dos filmes DLC foi favorecida em superfícies eletropolidas com a presença de óxidos de titânio. As amostras eletropolidas e revestidas com DLC apresentaram valor do potencial de circuito aberto menos ativo comparativamente ao titânio sem revestimento. Contudo, apenas a presença do óxido formado durante o processo de eletropolimento também contribui para o aumento da resistência à corrosão. Ensaios de desgaste mostraram que a superfície eletropolida sofreu um processo de deformação, enquanto que a amostra eletropolida com revestimento de DLC apresentou melhor resistência ao desgaste. / The physical, chemical and mechanical properties of surface titanium and its alloys have been studied, searching better osseointegration for use in biomedical implants. Such properties of the material used as implants has shown direct influence on the quality of the bone-implant interface and a direct relationship with the roughness in nanometric and micrometric scale, porosity and wettability (surface energy) of the surface. In this context, studies associated to the electropolishing process of metal surfaces of titanium and its alloys have been developed to control the morphology of the surface by choice of the adequate experimental parameters to obtain surfaces with different textures. Therefore the present work aims evaluating the influence of operating parameters in the process of Ti-cp, electropolishing to obtain nanostructured surfaces with controlled morphology. The effect of DLC (Diamond Like Carbon) films electrodeposited was evaluated from an organic solution of Dimethylformamide (DMF) on the electropolished surface. The morphological characterization of electropolished surfaces and electropolished coated with DLC surfaces was made by atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM) and contact profilometry. Moreover, the surfaces obtained were characterized as wettability test (sessile drop test), electrochemical behaviour (monitoring the open circuit potential and potentiodynamic polarization curves) and wear (tribological test of type ball-on-plate). The DLC films were also characterized by Raman spectroscopy. The results showed the effect of operating parameters about control of morphology of the electropolished titanium surfaces. The obtaining of DLC films was favored in electropolished surfaces. The samples electropolished and coated with DLC showed open circuit potential less active compared to titanium without coating, at the same time, the presence of the oxide formed during the electropolishing process also contributes to the corrosion resistance increase. Wear tests shown that the electropolished sample with a DLC coating showed better wear resistance.

Il est généralement admis que les films à base de carbone constituent d'excellentes alternatives pour augmenter la résistance à l'usure et/ou accroître les propriétés lubrifiantes des alliages métalliques. Communément, les films de carbone sont obtenus par des procédés en phase vapeur. Cependant, ces procédés présentent certaines contraintes de mise en oeuvre et représentent des investissements lourds. L’électrodéposition est, dans la plupart des développements industriels, une alternative très intéressante en raison principalement de son faible coût d’exploitation. Mais dans le cas spécifique de l’élaboration de films de carbone obtenus par électrodéposition en milieu organique, les faibles vitesses de dépôt semblent une limitation qui nécessite de mener des recherches sur des électrolytes à plus forte conductivité ionique. L'addition de liquides ioniques, comme électrolyte support, dans un électrolyte organique pourrait contribuer à une augmentation de la conductivité de celui-ci et permettre un accroissement de la vitesse de dépôt. Dans ce contexte, le présent travail a pour but d’évaluer l'effet de l’addition d’un liquide ionique protique, le Lactate de 2-HydroxyEthanolAmine (2HEAL), à un électrolyte organique, le N,N-DiMéthylFormamide (DMF),sur les caractéristiques de films de carbone déposés par électrodéposition sur un substrat en alliage de titane Ti6Al4V. Nous montrons que l'addition de liquide ionique dans une solution de DMF augmente en effet la conductivité des électrolytes en permettant d’appliquer des densités de courant plus élevées et d’atteindre des vitesses et épaisseurs de dépôt élevées. Nous mettons également en évidence que la concentration en liquide ionique dans l’électrolyte influence fortement la morphologie de surface des dépôts et la structure du film de carbone déposé avec une augmentation de la teneur d’atomes de carbone hybridés sp³. Le film carboné à la surface de l’alliage de titane obtenue par cette voie présente une amélioration significative de la résistance à l'usure tant par rapport aux films obtenus sans addition de liquides ioniques que par rapport au substrat non revêtu. / É sabido que filmes de carbono são excelentes alternativas para aumentar a resistência ao desgaste e/ou aumento das propriedades lubrificantes de ligas metálicas. Geralmente, os filmes de carbono são obtidos por processos em fase de vapor. No entanto, estes processos têm certas limitações de implementação e representam grandes investimentos. A eletrodeposição é na maior parte das vezes uma alternativa industrial atraente, principalmente por causa de seu baixo custo operacional, mas, no caso específico da deposição de filmes de carbono produzidos por eletrodeposição em meio orgânico, as taxas de deposição são muito baixas, o que gera uma limitação que requer um estudo aprofundado sobre eletrólitos com maior condutividade iônica. A adição dos líquidos iônicos, como eletrólito suporte, num eletrólito orgânico pode contribuir para um aumento na condutividade do mesmo e permitir o aumento da taxa de deposição. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo avaliar o efeito da adição de um líquido iônico prótico, o lactato de 2-hydroxietanolamina (2HEAL), em um eletrólito orgânico, a N,N-dimetilformamida (DMF), sobre as características dos filmes de carbono depositados por eletrodeposição em um substrato de liga de titânio Ti6Al4V. Observou-se que a adição de líquido iônico, em uma solução de DMF aumenta, efetivamente, a condutividade do eletrólito e acarreta a geração de maiores densidades de corrente de deposição e, consequentemente, taxas de deposição mais elevadas, originando filmes com maiores espessuras de camada. Também foi demonstrado que a concentração de líquido iônico no eletrólito influencia fortemente a estrutura e a morfologia superficial dos filmes de carbono depositados, com um aumento na quantidade de hibridizações sp³. A presença de carbono na superfície da liga de titânio, contribui para uma melhoria significativa da sua resistência ao desgaste em comparação com os filmes produzidos sem a adição de líquidos iônicos. / It is generally accepted that carbon films are excellent alternatives for increasing the wear resistance and/or increasing the lubricating properties of metal alloys. Commonly, the carbon films are obtained by vapor phase processes. However, these processes have certain limitations of implementation and represent large investments. The electrodeposition is in most industrial development an attractive alternative mainly because of its low operating cost, but in the specific case of the carbon film deposition by electrodeposition in an organic medium, low deposition rates seem a limitation that requires research on electrolytes with higher ionic conductivity. The addition of ionic liquids, as a support electrolyte, in an organic electrolyte may contribute to an increase in the conductivity thereof and allows an increase of the deposition rate. In this context, this work aims to evaluate the effect of adding a protic ionic liquid, 2-HydroxyEthanolAmine Lactate (2HEAL), in an organic electrolyte, N,N-DiMethylFormamide (DMF), on the characteristics of obtained carbon films electrodeposited on a substrate of Ti6Al4V titanium alloy. It was indeed observed that the addition of ionic liquid in a DMF solution increases the conductivity of the electrolyte and allows the application of higher current densities leading to higher deposition rate and higher film thicknesses. It was also demonstrated that the ionic liquid concentration in the electrolyte strongly influences the surface structure and the morphology of the deposited carbon film with a relative increase in amount of sp³-hybridized carbon atoms. The presence of the carbonaceous film at the surface of the titanium alloy contributes to a significant improvement in its wear resistance to wear compared to films produced without the addition of ionic liquids or compared to the bare substrate.

Foram desenvolvidos sensores magnéticos tipo \\ita miniaturizados, paralelos planos e ortogonais, com os núcleos compostos por ligas ferromagnéticas eletrodepositadas. O foco no desenvolvimento dos sensores paralelos planos foi a redução da complexidade do processo de microfabricação, utilizando apenas uma camada de bobinas. Para isto foram propostos dois leiautes em que as bobinas de excitação e as coletoras foram posicionadas no mesmo plano. Foram então construídos sensores miniaturizados utilizando um processo de microfabricação simplificado com apenas quatro máscaras fotolitográficas e núcleos de NiFe eletrodepositando. Os dispositivos resultantes apresentaram boa linearidade para campos de até 200 ?T, com responsividades máximas de 16 V/T e 8 V/T quando operados com a excitação senoidal e frequência de 100 kHz. O ruído\\ita contidos na faixa de 0,1 a 10 Hz foi estimado em 40 nT e 59 nT. Também foram desenvolvidos sensores tipo \\ita ortogonais. Foi proposto e validado um modelo matemático para o sinal de saída quando este tipo de sensor é operado em constante saturação. Desta maneira a permeabilidade magnética é modulada pela rotação da magnetização, reduzindo os saltos de Barkhausen. Os sensores foram construídos a partir de fios de cobre com diâmetros de 45 e 120 ?m eletrodepositados com ligas de NiFe e NiFeP, e envoltos por um solenoide. Os melhores dispositivos, com núcleo de NiFe, operados no modo de rotação da magnetização apresentaram considerável redução do ruído em relação ao modo convencional. A amostra menos ruidosa foi de 8 nT para 0,55 nT \\ita contidos na faixa de 0,1 Hz a 10 Hz. O preço pago foi uma diminuição na responsividade, de 796 para 211 V/T e o aumento no efeito \\ita, de 2 para 4,5 ?T. / Two kinds of miniaturized fluxgate magnetic sensor have been developed, a planar parallel and an orthogonal one, with electroplated ferromagnetic alloy cores. The development of the parallel one had focus on the overall manufacture complexity reduction. Two planar layouts making use of only one layer of coils were proposed and constructed with a simplified micromachinig process that used only four photolithographic masks. The cores were obtained by electroplating NiFe thought molds. The sensors presented a maximum sensitivity of 16 V/T and 8 V/T, depending on the layout, for a 100 kHz sine excitation. Also the rms noise levels contained in the 0.1-10 Hz range were measured, resulting in 40 nT and 59 nT. It has been also developed some orthogonal fluxgate sensors. The output signal generated by this kind of sensor operated in constant saturation mode was mathematical modeled and experimentally validated. In this case, the core magnetic permeability is no longer modulated by the domain walls movement but rather by the magnetization rotation. The advantage being the suppression of Barkhausen jumps, one of the main sources of noise. The sensors were build using cooper wires with two diameter, 45 and 120 ?m, electroplated with NiFe and NiFeP alloys. The best devices, with NiFe cores, operated in the magnetization rotation mode had their noise levels reduced by a factor of about 10 when compared to the conventional mode. The less noisy sample went from 8 nT to 0.55 nT \\ita contained in the 0,1-10 Hz range. The drawback was a decrease in the sensitivity, from 796 to 211 V/T and an increase in the perming error, from 2 to 4,5 ?T.