VASQUES, R. B. Avaliação da resistência à corrosão do aço carbono com revestimento nanocerâmico à base de zircônio. 2016. 59 f. Dissertação (Mestrado em Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2017-03-21T16:48:46Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_rbvasques.pdf: 3577982 bytes, checksum: e3a1d1eb4d6fd68217c2845c3f1c567b (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-04-24T18:27:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_rbvasques.pdf: 3577982 bytes, checksum: e3a1d1eb4d6fd68217c2845c3f1c567b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-24T18:27:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_rbvasques.pdf: 3577982 bytes, checksum: e3a1d1eb4d6fd68217c2845c3f1c567b (MD5) Previous issue date: 2016-02-24 / Classical industrial pre-treatment systems based on phosphate and chromates are used to improve corrosion resistance and provide good adhesion properties for organic coatings. However, they have several drawbacks for environment because they produce a lot of solid waste with organic matter and heavy metals. To reduce the impacts, new process are being studied. Among there, there are obtained by dipping metal substrate in solutions containing ions of zirconium, and they are usually named as nanoceramic due to its ceramic properties and thickness in order of nanometers. In this context, the present study evaluated the corrosion resistance of carbon steel with a commercial nanoceramic conversion coating based on zirconium (0,6% and 3,5%) and compared with phosphate and carbon steel without treatment. The study was carried out by corrosion tests (salt spray, humidity and immersion). The corrosion process was monitored by electrochemical impedance spectroscopy. Additionally, characterization tests by scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy, adhesion test (Pull-off test) and scanning vibrating electrode were carried out. The nanoceramic coatings showed better anti-corrosion performance. However, only the NT1® improved paint adhesion to the carbon steel substrate. The highest concentration of hexafluoroziconium acid did not contribute significantly to the corrosion protection and adhesion properties. The application of pre-treatment hinders the electrolyte spread under the paint film, but they have not self-healing properties. / Os clássicos sistemas de pré-tratamentos industriais são a fosfatização e a cromatização, aplicados para melhorar a resistência à corrosão do substrato metálico e para conferir melhor propriedades de aderência da tinta ao substrato. Entretanto, esses sistemas geram uma grande quantidade de resíduos ricos em matéria orgânica e metais pesados que trazem diversos danos ao meio ambiente. Para reduzir esses impactos, novos processos de tratamentos têm sido estudados, entre esses, destacam-se os revestimentos obtidos pela imersão em soluções metálicas contendo íons de zircônio, denominados de nanocerâmicos devido à sua característica cerâmica e espessura na ordem de nanômetros. Com isso, no presente trabalho foi realizada a avaliação da resistência à corrosão do aço carbono com revestimento de conversão nanocerâmico comercial à base de zircônio em duas concentrações (0,6% e 3,5%) e a comparação com a fosfatização e o aço carbono sem tratamento. O estudo foi realizado por meio de ensaios de corrosão (névoa salina, umidade saturada e imersão). O monitoramento da corrosão foi realizado por meio da técnica de impedância eletroquímica. Adicionalmente, foram realizados testes de caracterização por microscopiaeletrônica de varredura acoplado com a espectroscopia de energia dispersiva, aderência (pull-off test) e ensaios de varredura por eletrodo vibratório em parceria com o Laboratório de Eletroquímica e Corrosão da Universidade de São Paulo.Os revestimentos nanocerâmicos obtidos apresentaram melhor desempenho anticorrosivo, não havendo uma diferença significativa entre as camadas convertidas, NT1®-M e NT1®. No entanto, apenas o NT1® melhorou a aderência da tinta ao substrato de aço carbono, mostrando que a maior concentração da solução de ácido hexafluorozircônio não contribuiu consideravelmente para as propriedades de proteção anticorrosiva e aderência. A aplicação dos tratamentos de superfície dificultou a permeação do eletrólito sob o filme de tinta, porém, não possuem propriedade autoreparadora.

Orientador: Prof. Dr. Renato Altobelli Antunes / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2017. / Neste estudo foram avaliadas três técnicas de dispersão para o processamento de nanocompósitos de matriz de epóxi com nanopartículas de diferentes geometrias: lamelares, fibrilares e esféricas. Para isso, foram preparados nanocompósitos com montmorilonita, laponita, nanotubos de haloisita, nanotubos de carbono e nanossílica por meio de mistura mecânica, sonicação e moagem de alta energia. A dispersão das nanopartículas na matriz foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X e espalhamento de raios x a baixo ângulo. Os resultados mostraram que o processo de sonicação foi o melhor para dispersar as nanopartículas em epóxi, sendo, portanto, utilizado para a fabricação de nanocompósitos híbridos com matriz de epóxi. Esses materiais apresentam duas fases sólidas nanométricas dispersas na matriz e, neste estudo, foram combinadas nanopartículas de diferentes geometrias, a fim de avaliar as propriedades mecânicas e reológicas dos híbridos e compará-las com as dos nanocompósitos com apenas uma nanopartícula (nanocompósitos convencionais). As propriedades mecânicas foram medidas por meio de ensaios de resistência à flexão, de resistência ao impacto (Izod) e análise dinâmico-mecânica. As propriedades reológicas foram medidas por meio de ensaios de cisalhamento oscilatório de pequenas amplitudes das dispersões não curadas. Com exceção da ductilidade, os nanocompósitos convencionais exibiram propriedades inferiores às da matriz. Já os nanocompósitos híbridos apresentaram propriedades mecânicas superiores às dos nanocompósitos convencionais, e em alguns casos, superiores às da matriz, indicando algum nível de efeito sinergético entre as nanopartículas. As propriedades reológicas das dispersões não curadas indicaram que algumas partículas apresentaram boa dispersão na matriz, antes do processo de cura. Contudo, tal característica não foi convertida em ganhos reais de propriedades mecânicas e os nanocompósitos correspondentes exibiram propriedades muito similares às das amostras supostamente mal dispersas. Esse foi um indicativo de que as propriedades finais dos nanocompósitos foram essencialmente determinadas pelos parâmetros envolvidos no processo de cura do material. / In this study, three dispersion techniques were evaluated for the processing of nanocomposites with epoxy matrix and nanoparticles with different geometries: lamellar, fibrillar and spherical. Therefore, nanocomposites with montmorillonite, laponite, halloysite nanotubes, carbon nanotubes and nanosilica were prepared via magnetic stirring, sonication and high energy milling. The dispersion of the nanoparticles in the epoxy matrix was evaluated using scanning electron microscopy, X-ray diffraction and small angle X-ray scattering. The results showed that sonication was the best method to disperse the nanoparticles in epoxy. Thus, it was used to manufacture hybrid nanocomposites with epoxy matrix. These materials have two different nanometric solid phases, dispersed in the matrix and, in this study, nanoparticles of different geometries were combined, aiming to evaluate the mechanical and rheological properties of the hybrids and compare them to those of the nanocomposites which have only one nanoparticle (conventional nanocomposites). The mechanical properties of the nanocomposites were evaluated through flexural testing, impact strength (Izod) and dynamic-mechanical analysis. The rheological properties were measured by small amplitude oscillatory shear tests of the uncured dispersions. Apart from ductility, the conventional nanocomposites showed inferior properties to those of the matrix. However, the hybrid nanocomposites exhibited superior properties to those of conventional nanocomposites and in some cases, even superior to those of the matrix, suggesting some level of synergistic effects between the nanoparticles. The rheological properties of the uncured dispersions indicated that some particles had good dispersion in the matrix, prior to the curing process. However, such feature was not converted into real gains on mechanical properties and the corresponding nanocomposites exhibited very similar properties to the supposedly poorly dispersed samples. This was an indicative that the final properties of nanocomposites were essentially determined by the parameters involved in the material curing process.

O compósito SiCf/SiC formado por uma matriz de carbeto de silício (SiC) reforçada com fibras de SiC, é um material especialmente interessante na área aeroespacial e para aplicações em altas temperaturas, por exibir excelente resistência ao choque térmico, baixo peso, alta dureza, boa resistência ao desgaste e ao impacto, alta dureza específica e relativa inércia química, que é mantida também em ambientes oxidantes. No presente trabalho, o compósito SiCf/SiC foi obtido pelo método de reação química via vapor a partir de um compósito carbono/carbono (C/C). A conversão do compósito C/C ocorreu pela reação, em altas temperaturas, do carbono precursor com a fase gasosa de SiO, gerada a partir da reação entre os componentes de dois tipos de mistura: a primeira, contendo 60% SiC + 30% Si + 10% Al2O3 e a outra, contendo 50% SiO2 + 50% Si (%peso), quando são aquecidas em temperaturas entre 1400 e 1800 C. Nessas condições, tanto a matriz quanto as fibras de carbono são convertidas em SiC. Os compósitos obtidos apresentaram a mesma microestrutura e morfologia do compósito C/C precursor. Foram estudados dois tipos de compósitos, onde um "não densificado" e outro "densificado" contendo uma quantidade de matriz. O compósito SiCf/SiC não densificado apresentou uma quantidade de vazios de 40%, resistência à flexão de aproximadamente 45,7 MPa e uma perda de massa de 3% em ensaio de tocha de plasma na temperatura de 1450C durante 100 segundos. O valor da difusividade térmica na direção longitudinal é 2 vezes superior ao da direção transversal para o compósito não-densificado, devido à disposição das fibras na estrutura. Na direção transversal, o acréscimo no valor da difusividade térmica é proporcional ao aumento na quantidade de matriz para o compósito densificado. O valor da difusividade térmica na direção longitudinal não variou significativamente do compósito não-densificado para o densificado, evidenciando que a transferência de calor ocorre pelas fibras de SiC.

O compósito SiC/SiC formado por uma matriz de carbeto de silicio (SiC) reforçada com fibras de SiC, é um material de grande interesse para a área aeroespacial e para aplicações em altas temperaturas, por exibir excelente resistência ao choque térmico, baixo peso, boa resistência ao desgaste e ao impacto, alta dureza específica e relativa inércia química, que é mantida também em ambientes oxidantes. A resistência à oxidação e alta emissividade de calor colocam o compósito SiC/SiC como um material potencial para o uso como blindagem térmica de veículos de reentrada atmosférica. A condutividade térmica do SiC/SiC medida na temperatura ambiente indica uma condução superior no plano longitudinal às fibras em relação ao plano perpendicular. Essa característica é importante para a distribuição do calor na superfície aquecida durante a reentrada, evitando-se os danos localizados em regiões superaquecidas. No presente trabalho foi realizada a conversão de um compósito com fibras de poliacrilonitria (PAN) estabilizadas com gradiente radial e matriz fenólica, em um compósito com fibras ocas de carbeto de silício/carbeto de silício (SiCfibra oca/SiC). As fibras de PAN utilizadas no compósito precursor foram modificadas por meio do controle da etapa de estabilização oxidativa, variando-se os parâmetros do processo convencional como tempo e temperatura de tratamento térmico, de maneira a promover uma estabilização parcial da fibra, ou seja, com um gradiente de concentração de oxigênio decrescente no sentido da superfície para o interior da fibra. O gradiente de oxigênio com maior concentração na superfície da fibra estabiliza a superfície tornando esta região infusível enquanto o interior (núcleo) ainda é fusível. Este processo é essencial para a formação das fibras ocas de carbeto de silício. A conversão do compósito foi realizada pela reação, em altas temperaturas, do carbono do compósito precursor com um gás de SiO gerado a partir da reação entre os componentes da mistura cementante, 60% SiC + 30% Si + 10% Al2O3, aquecida na temperatura de 1400C à 1700C. Tanto a matriz quanto as fibras ocas obtidas após a conversão são constituídas de -SiC com alta pureza química. O resultado deste trabalho é a obtenção compósito SiCfibra oca/SiC que apresenta microtubos cerâmicos de aproximadamente 6 m de diâmetro externo e 4 m de diâmetro interno. O compósito possui densidade de 1,04 g.cm-3, difusividade térmica de 4,09x10-7m2.s-1 e condutividade térmica de 0,29 W.m-1.K-1.

Este trabalho propõe o uso de um filme preparado a partir de solução aquosa alcalina contendo íons de lítio, borato e alumínio, no sentido de inibir a corrosão de ligas de alumínio de uso aeronáutico, buscando sempre comparações com filmes de sais de cromo, atualmente utilizados. Os filmes foram obtidos por dip coating (5 minutos) e por polarização anódica (5 e 45 minutos) de ligas de alumínio 2024-T3 na solução aquosa alcalina contendo íons de lítio, borato e alumínio. Foram feitas micrografias por microscopia eletrônica de varredura para análise da morfologia das superfícies recobertas com os diferentes filmes e para determinação da espessura dos filmes. Os filmes livres de cromo mostraram-se mais porosos e mais espessos do que os que contêm cromo. Também foram realizados ensaios eletroquímicos em solução aquosa de cloreto de sódio 0,5 mol L-1, pH = 5,8, com a finalidade de se obter o potencial de corrosão, a densidade de corrente de corrosão (proporcional à velocidade de corrosão) e a resistência à polarização. Verificou-se que os filmes propostos neste trabalho apresentam menor potencial de corrosão que o filme contendo cromo. As densidades de corrente anódica e catódica observadas para os filmes propostos mostraram-se dependentes do método de deposição e também do tempo de anodização, sendo menores para maiores tempos de polarização. A velocidade de corrosão foi também determinada por ensaios de perda de massa e confirmaram que os filmes estudados neste trabalho, especialmente aqueles obtidos por polarização anódica, são eficientes na proteção contra a corrosão de ligas de alumínio 2024-T3. Quando foram submetidas a testes de salt spray, as superfícies recobertas com os filmes contendo cromo resistiram melhor à corrosão em NaCl 5% m/m que os filmes propostos. Foram feitos também ensaios de adesão nas interfaces entre filmes/substrato de alumínio e primer epóxi/filmes. Todos os filmes estudados apresentaram boa adesão na interface filme/substrato. Nos ensaios de adesão na interface primer epóxi/filme, verificou-se que os filmes obtidos por polarização anódica apresentam desempenho semelhante aos filmes contendo cromo, uma vez que não apresentaram descolamento dos filmes na fita adesiva. A presença, no filme, de elementos constituintes da solução aquosa contendo íons de lítio, borato e alumínio foi verificada através da técnica de análise de detecção de recuo elástico, mostrando que a quantidade de elementos incorporados à superfície depende do tempo de polarização anódica, uma vez que amostras anodizadas em solução aquosa alcalina contendo íons de lítio, borato e alumínio por 45 minutos incorporam maior quantidade de lítio do que as anodizadas por 5 minutos.Os resultados destas análises mostram que, caso o filme formado seja homogêneo ao longo de toda superfície,a sua composição média seria a de um composto com uma fórmula mínima igual a Li1[(Al(OH)3]2,39(BO3)0,16(OH)0,52.