Orientador: Prof. Dr. Renato Altobelli Antunes / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2016. / O fenômeno da corrosão é uma das maiores ameaças à integridadedos aços de alta resistência e baixa liga (ARBL) utilizados para transporte de petróleo e gás.No presente trabalho, investigou-sea estabilidade de filmes anódicos formados sobre o aço API 5L X80 em eletrólitos utilizados para testes de inibidores de corrosão, variando o pH da solução, o potencial de formação na técnica de voltametria cíclica, e a formação espontânea dos filmes por ensaios de imersão. Explorando outro objetivo, foram produzidos filmes anódicos por polarização potenciostática com o intuito de formar uma camada de proteção contra a corrosão do aço API 5L X80. Estes experimentos foram conduzidos em solução de metassilicato de sódio.Neste caso otempo de exposição da amostra aumpotencial fixode formaçãofoi variadoe, como forma de estabelecer um comparativo, foram formados filmes espontaneamente sobre o eletrodo por ensaios de imersão.A caracterização do comportamento eletroquímico foi investigadausando espectroscopia de impedância eletroquímica(EIE)epolarização potenciodinâmica. As propriedades eletrônicas dos filmes anódicos foram analisadas pela abordagem de Mott-Schottky. A morfologia dos produtos de corrosão foi observada com auxílio de microscopia confocal a laser e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A composição das camadas de óxido foi identificada com auxílio de espectroscopia Raman. Os resultadosmostraramque os filmesformados em solução alcalina foram mais resistentes àdissolução,menos defeituosos e mais estáveis do que aqueles formados em solução ácida.O produto de corrosão formado por voltametria cíclica tanto emeletrólitode caráter ácido quanto em eletrólitode caráter básico foi identificado como sendo hematita,enquanto a composição doproduto de corrosão formadopor imersãoem eletrólito de caráter básico indicouumadiversidade de compostos, especialmente quando o tempo de imersão foi maior, sendo possível identificar outros compostos além de hematita.A caracterização do comportamento eletroquímico dos filmes obtidos em solução de metassilicato de sódiomostrou que tanto apolarização potenciostáticaquanto a produçãoespontâneados filmes(ensaios de imersão)apresentaram poucos defeitos,alta estabilidade superficiale um aumentosignificativoda resistência à corrosão.A respeito da sua composição química, os filmes formados por cronoamperometria em solução de metassilicato de sódio apresentaram compostos à base de óxidos e oxihidróxidosde ferro, embora a análise de EDS sugerisse a presença de silíciona composição dosfilmes. Por sua vez, a composição dos filmes formados por imersão, em especial o espectro do filme imerso pelo maior período detempo, não foi possível deser identificada com precisão por espectroscopia Raman. / Corrosion is a major threat to the integrity ofhigh strength low alloy (HSLA) steels usedaspipelinesfor oil and gas transportation. In this study, we investigated the stability of the formed anodic films on API 5L X80 steel in electrolytes used for testing corrosion inhibitors, varying the pH of the solution, the formation potential in cyclic voltammetry technique and the spontaneous formation of films by immersion tests. Exploring another objective,anodic films were produced by potentiostatic polarization in order to form a protective layer against corrosion of the API 5L X80 steel. These experiments were conducted in a sodium metasilicate solution. In this case,the exposure time of the sample at a fixed formation potential was varied and, in order to establish a comparison, films were formed spontaneously on the electrode by immersion tests. The characterization of the electrochemical behavior was carried outusing electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polarization. The electronic properties of anodic films were assessedbytheMott-Schottky approach. The morphology of corrosion products was observed with the aid of confocal laser scanning microscopy and scanning electron microscopy (SEM). The composition of the oxide layers was identified with the aid of Raman spectroscopy. The results showed that the films formed in alkaline solutions were more resistant to dissolution, less defective and more stable than those formed in acidicsolution. The corrosion product formed by cyclic voltammetry in both the acidic and alkaline solutionswas identified as hematite, while the corrosion product composition formed by immersion in the alkaline solutionindicated a diversity of compounds.Especially whenthe immersiontime was longer, it waspossible to identify other compounds in addition to hematite. The characterization of the electrochemical behavior of the films obtained in the sodium metasilicate solution showed that both the potentiostatic polarizationandthe spontaneous production of films (immersion test) produced layers withfew defects, high surface stability and significantlyincreased corrosion resistance. Regarding its chemical composition, the films formed by chronoamperometry insodium metasilicate solution presented iron oxides and oxyhydroxides, althoughEDS analysis suggested the presence of silicon in the composition of the films. In turn, the composition of thefilms formed upon immersion, in particular the spectrum of the film immersed forthe longest time, could not be reliably determined using Raman spectroscopy.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2088.pdf: 7216253 bytes, checksum: a19461c3110b133b8f8d3f80f0613b1f (MD5) Previous issue date: 2007-12-17 / Universidade Federal de Sao Carlos / In this work, we described some of the anodic ZrO2 properties such as microstructure, morphology and luminescence. The microstructural analysis during the breakdown process reveals that the oxide nature is similar to those oxides prepared by other methods. Nevertheless, a transition in the breakdown region is associated with the presence of crystallographic phases not stable at ambient temperature (tetragonal metastable phase). These results were explained in terms of changes in the crystallite size and microstructural of the oxide during the breakdown process. The morphology of the anodic oxides reveals a surface contained a high distribution of blisters structure. The adsorption of oxygen gas originated from the electrolysis of water modifies the oxide morphology at that spots location. A broad emission band between 350-600 nm is observed in ZrO2 films when excited at 325 nm. The origin and nature of this emission is proposed to be related to the existence of structure defects (F-centers and Zr3+ ions) inside the oxide generated during the breakdown process. Theories about the breakdown mechanism and the analyses of the Rapid Thermal Annealing and EPR data reinforced this proposition. The work was finalized with the production of anodic doped ZrO2 with Eu3+. The microstructural analysis reveals that these luminescent ions are located inside the oxide matrix and the anodic doping was explained in terms of the breakdown process. / Neste trabalho descrevemos algumas das propriedades do ZrO2 anódico, entre elas sua microestrutura, sua morfologia e sua luminescência. O estudo da microestrutura deste óxido anódico durante o processo de ruptura revelou que sua natureza é semelhante àqueles obtidos por outros métodos de síntese. Entretanto, uma transição na região de ruptura demonstra o aparecimento de fases não estáveis em temperatura ambiente (fase tetragonal metaestável). Estes resultados foram explicados em termos de variações no tamanho de cristalito e na microdeformação dos óxidos durante o processo de ruptura. A morfologia dos filmes de óxido de zircônio revelou uma superfície distribuída por estruturas semelhantes a bolhas que surgem após uma determinada densidade de carga. A adsorção de bolhas de oxigênio proveniente da eletrólise da água modifica a morfologia do óxido formado nestes locais. Uma banda larga de emissão entre 350 e 600 nm é observada nos filmes de ZrO2 quando excitados em 325nm. A natureza e a origem desta emissão é proposta como sendo conseqüência da existência de defeitos estruturais (centros-F e íons Zr3+) gerados durante a ruptura eletrolítica. As teorias sobre o mecanismo de ruptura e as interpretações de medidas de Rapid Thermal Annealing (RTA) e REP reforçaram estas propostas. O trabalho foi finalizado com a obtenção do ZrO2 dopado anodicamente com íons Eu3+. A análise microestrutural destes óxidos revelou que estes íons luminescentes estavam incorporados na matriz do óxido e sua dopagem foi explicada em termos do mecanismo de dopagem anódica.