A proteção anódica de metais tem como característica a formação de óxidos protetores insolúveis na superfície, o que resulta na passivação do metal, e consequentemente na desaceleração do processo corrosivo. O uso de polímeros intrinsecamente condutores (PIC), como a polianilina (PAni), tem-se apresentado como alternativa de revestimentos ou componente de revestimentos com propriedades anticorrosivas, devido às suas propriedades eletroquímicas de formação de par redox em interfaces metal/revestimento/eletrólito, que podem induzir o efeito de proteção anódica em metais passiváveis. Devido à dificuldade de dissolução da PAni em solventes para a formação de filmes poliméricos, foi formulado neste estudo um binder, formado pela mistura de PAni no estado oxidado e desdopado, com o plastificante não dopante 4-cloro-3-metilfenol e solvente, que foi adicionado à três tintas e uma resina comercial pelo método de moagem ou dispersão em alta rotação na concentração de 1%. As tintas produzidas foram caracterizadas por métodos físico-químicos e morfológicos que apresentaram resultados que indicam um revestimento em que a PAni está em parte na forma de resina e outra parte dispersa como pigmento, com a preservação das principais funções e características desejáveis da PAni para aplicação como revestimento anticorrosivo. Os ensaios eletroquímicos realizados com a exposição dos revestimentos aplicados sobre aço carbono em meio em que esse é passivável, ofereceram respostas que indicam que é possível a passivação e/ou manutenção da passivação do metal de interesse, fazendo com que este se comporte de forma mais nobre, a partir do uso de PAni EB na forma de binder. Estes resultados representam a ação da proteção anódica sem a necessidade da aplicação de uma corrente externa. / The anodic protection of metals has as a characteristic the formation of protective insoluble oxides on the surface, which results in the passivation of the metal, and consequently in the deceleration of the corrosive process. The use of intrinsically conductive polymers (ICP), such as polyaniline (PAni), has been presented as an alternative coatings or coating component with anticorrosive properties, due to its electrochemical properties of redox pair formation in metal/coating/electrolyte interfaces, which can induce the anodic protection effect on passivable metals. Due to the difficulty of dissolving PAni in solvents for the formation of polymerics films, it was formulated in this study a binder, formed by a mixture of PAni in the oxidized and desdoped state, with the plasticizer non-doping 4-chloro-3-methylphenol and solvent, which was added to the three paints and a commercial resin by high speed milling or dispersing method in concentation of 1%. The paints produced were characterized by physico-chemical and morphological methods that showed results indicating a coating in which the PAni is partly in the form of resin and the other part dispersed as a pigment, keeping the main functions and desirable characteristics of PAni for application as an anticorrosive coating. The electrochemical tests carried out with the exposition of the coatings applied on carbon steel, in a medium in which it is passivable, offered answers that indicate that it is possible to induce and keep the passivation of the metal substrate, so that it behaves in a way more noble, from the use of PAni EB in the form of binder. These results represent the action of the anodic protection without the necessity of an external current application.

O saibro é uma adição mineral utilizada na cidade de Belém-Pa com o objetivo de proporcionar plasticidade às argamassas, sendo utilizado indiscriminadamente e sem critérios técnicos. A ocorrência de fissuras apresenta-se como uma das mais freqüentes manifestações patológicas, sendo muito comum o meio técnico local apontar como principal causa a elevada permeabilidade destas argamassas. Devido ao desempenho insatisfatório apresentado e à ausência de pesquisas na área, tem sido comum a substituição deste material por aditivos químicos plastificantes nas grandes empresas de construção civil. Este trabalho tem o objetivo de caracterizar os materiais e identificar os traços mais utilizados, para o estudo do comportamento das argamassas para revestimentos externos desta cidade. Desta forma, para avaliar o comportamento de argamassas produzidas com saibro e com aditivo incorporador de ar, bem como a influência dos dois tipos de cimento mais usados na região, a análise das argamassas foi realizada através de ensaios no estado fresco (consistência, retenção de água e massa específica) e no estado endurecido (resistência mecânica, massa específica, absorção de água por imersão e por capilaridade). Na busca de alternativas que melhorem o desempenho destas argamassas, também utilizou-se a adição de 10% de sílica ativa, em relação à massa de cimento, em uma argamassa com saibro e em outra argamassa com aditivo químico. Os resultados obtidos indicam que existe influência significativa do tipo de cimento empregado e do teor de saibro, em relação à quantidade total de agregado. A substituição do saibro pelo aditivo químico, assim como a adição de sílica ativa, nem sempre apresentaram bons resultados.

Existe hoje na construção civil uma grande variedade de traços de argamassa para revestimento. Estes traços são, muitas vezes, utilizados de maneira inadequada, não levando-se em consideração as solicitações a que estes revestimentos serão submetidos. Este uso inadequado é muitas vezes o responsável pelo surgimento de manifestações patológicas que conduzem a diminuição da vida útil de um componente ou de uma edificação como um todo, conduzindo a gastos com sua recuperação e até a total insatisfação do usuário. Neste trabalho, é realizado um levantamento em algumas construtoras de Porto Alegre com a finalidade de se obter os traços mais utilizados para revestimento de paredes com argamassa . Dentre os traços utilizados, foram escolhidos seis, entre aqueles mais utilizados e aqueles que são indicados por fabricantes de aditivos por apresentarem bons resultados quando utilizados como argamassa de revestimento. Estas argamassas foram submetidas a avaliação de seu desempenho no estado endurecido, através de ensaios realizados em laboratório. Os resultados mostram que os traços utilizados apresentam diferenças quanto ao seu desempenho. Sendo, portanto, de fundamental importância para redução da incidência de patologias, a escolha adequada da argamassa em função das exigências que serão impostas ao revestimento.

O presente trabalho apresenta o estudo do desempenho de revestimentos antifouling obtidos a partir de tintas contendo polianilina ou derivados de polianilina aplicados sobre um substrato metálico e a comparação com tintas comerciais. As tintas foram processadas utilizando equipamento adequado visando a obtenção de produtos com qualidade equivalente aos disponíveis no mercado. Tanto a polianilina e seus derivados como as tintas contendo estes polímeros em sua formulação foram caracterizadas através de diferentes técnicas como espectroscopia de infravermelho, análise termogravimétrica, condutividade elétrica e microscopia eletrônica de varredura. Os revestimentos obtidos foram também avaliados através de ensaios de névoa salina, lixiviação e erosão. O desempenho antifouling dos revestimentos foi avaliado através de ensaios de imersão in situ tanto em ambiente marinho como em água doce. Algumas das tintas elaboradas contendo polianilina na sua formulação apresentaram resultados antiincrustantes similares ao da tinta comercial INTERMARINE (International). / Antifouling coatings were prepared with paints containing polyaniline (PAni) or its derivatives and evaluated by antifouling performance on metallic or polyvinyl chloride substrates. The paints were prepared in particular equipment in order to produce a paint with similar characteristics to those commercially available. The paints, the PAni and its derivatives were characterized with FT-IR spectrophotometry, thermogravimetric analysis, electrical conductivity and scanning electron microscopy. Beside that, the coatings were also characterized by salt spray test, leaching and erosion. The antifouling coatings performance was evaluated with immersion tests in marine environment or in fresh water. Some of the paints containing PAni showed antifouling performance similar to commercial antifouling paint.

Este trabalho avaliou a aplicação de uma camada de carboneto de cromo (CrC) aspergida termicamente em matrizes de forjamento a quente. O revestimento foi depositado através do processo High Velocity Oxygen Fuel (HVOF), o qual caracterizase pela ótima aderência e baixa porosidade, resultantes da alta velocidade de projeção das partículas. As análises de desempenho das matrizes revestidas foram fundamentadas em testes reais de produção junto a uma linha fabricação de um componente automotivo. Utilizando como referência os dados de desempenho usualmente obtidos por matrizes na condição convencional de confecção, as avaliações de desempenho das ferramentas revestidas foram realizadas segundo três parâmetros principais; aspectos financeiros, aspectos de qualidade e aspectos de produção. Simultaneamente aos testes de produção, uma caracterização metalúrgica completa foi realizada em amostras produzidas conforme o processo de fabricação convencional, como também em amostras aspergidas com a camada de CrC. De forma complementar, foram realizados em laboratório testes de adesão e tenacidade do revestimento, como também, através do método do pino-disco, foi realizado um teste de desgaste para obtenção de informações qualitativas referentes ao desempenho de cada condição e seu respectivo coeficiente de atrito. A caracterização metalúrgica do revestimento confirmou a composição química à base de cromo, com espessura média de 0,17mm e dureza superficial de 66HRc. O perfil de microdureza apresentou considerável variação e leituras no intervalo de 830HV0,2 à 880HV0,2. Os testes de fragilidade e adesão no revestimento mostraram bons resultados. O teste de desgaste em laboratório indicou melhores resultados na condição com revestimento, sendo que nesta condição foi encontrado o menor coeficiente de atrito. O conjunto de ferramentas com o revestimento obteve um aumento de produtividade de 37,5% e um ganho financeiro de 29,8%. Referente aos aspectos de controle da qualidade, as matrizes revestidas apresentaram melhores resultados de estabilidade dimensional ao longo do processo e no acabamento das gravações de identificação nas peças forjadas. / This Research has evaluated the application of chromium carbide (CrC) coating sprayed thermically on tools for hot forging. The coating was deposited through the High Velocity Oxygen Fuel process (HVOF), which is known for its excellent adherence and low porosity due to the projection of particles in high velocity. The performance analyses of the covered tools were based on real tests in a production line of an automotive forged part. Using as reference data usually obtained by tools in conventional conditions of manufacturing, the evaluations regarding covered tools were carried out according to three main parameters: financial aspects, quality aspects and production aspects. Concurrently, a complete metallurgical characterization was carried out in specimens produced according to conventional concept of tools manufacturing and also with specimens covered by CrC coating from the HVOF process. To further complement it, in laboratory the coating was evaluated by tests of adherence and tenacity, a wear test with a pin-on-disk apparatus was carried out for a qualitative investigation of the wear performance and identification of the friction factor in each case. The metallurgical characterization of the coating has confirmed a chemical composition with chromium in the great part, a thickness around 0,17mm and a superficial hardness of the 66HRc. The profile of microhardness has indicated considerably variation with results between 830HV0,2 and 880HV0,2. The brittleness and adherence tests of the coating had showed satisfactory results. The wear test in laboratory has indicated better results in the covered condition, in that it was found less friction factor. In comparison with the set of tools manufactured in the conventional concept, the set of covered tools had obtained an increase in productivity of 37,5% and a financial gain of 29,8%. In regards to the aspects of quality control, the forged parts from covered tools has showed better dimensional stability in the manufacturing process and considerable improvement of the visual condition in the stamped codes of forging.

Filmes hidrofóbicos são caracterizados por repelir soluções aquosas quando em contato com superfícies revestidas ou com algum material que possua propriedades hidrofóbicas. Estes materiais têm despertado a atenção tecnológica devido às propriedades de: auto-limpeza, anti-gelo, anti-aderente e anti-corrosão. Este trabalho teve como objetivo a obtenção do filme hidrofóbico, em temperatura ambiente, utilizando o silano viniltrietoxisilano (VTES) sobre chapas de aço inoxidável AISI 204 em solução sol-gel pelo processo de dip-coating, tendo como finalidade o aumento da resistência à corrosão do substrato metálico. Para a reação de hidrólise foi preparada uma solução com relação percentual de silano/etanol/água de 4/48/48% em volume. Alguns parâmetros da solução e da superfície do substrato foram variados, tais como o tempo de hidrólise do silano na solução sol, em 2 e 24 horas, e a rugosidade do substrato pelo processo de jateamento com micropartículas de óxido de alumina comparando-o com o substrato liso (sem modificações). O filme foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura (MEV), ângulo de contato (CA), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE), polarização potenciodinâmica, espectroscopia de energia dispersiva de raios-x (EDS), névoa salina e câmara úmida. Através destas técnicas de caracterização, pode-se avaliar a resistência à corrosão, a homogeneidade e a hidrofobicidade do filme obtido. Os resultados da influência do tempo de hidrólise demonstram que a solução de 24 horas proporciona um aumento na hidrofobicidade do filme de 12° em relação à solução de 2 horas de hidrólise. Enquanto que, a modificação da superfície com o jateamento favorece um aumento de 36° no ângulo de contato em relação à superfície lisa. Os ensaios eletroquímicos mostram que o substrato que possui maior ângulo de contato, 130°, apresenta maior resistência a corrosão comparando-o com as outras amostras, as quais apresentam ângulos de contato menores. Porém, os resultados de névoa salina comprovam que as amostras com a superfície lisa, ângulo de contato de 90°, possuem maior durabilidade do que as amostras jateadas quando expostas a ambientes salinos. Conclui-se que a metodologia utilizada é eficaz para a obtenção de revestimentos hidrofóbicos e para a proteção do metal base contra à corrosão. / Hydrophobic films are characterized to repel water or aqueous solutions when in interaction with coated surfaces or any materials with hydrophobic properties. These materials have attracted attention due the technological properties, like: self-cleaning, anti-icing, anti-adherent and anti-corrosion. This study aimed to obtain the hydrophobic film at room temperature using the vinyltriethoxysilane (VTES) on stainless steel AISI 204 in sol-gel solution by dip-coating process, with the purpose to increase the corrosion resistance of metal substrate. The hydrolysis reaction was prepared a solution with a percentage ratio of silane/ethanol/water 4/48/48% in volume. Some parameters of the solution and the substrate surface were varied, such as silane hydrolysis time in the sol solution at 2 and 24 hours, and the roughness of the substrate by blasting process with microparticles of aluminum oxide and it was compared with the smooth substrate (unchanged). The film was characterized by scanning electron microscopy (SEM), contact angle (CA), infrared spectroscopy by Fourier Transform (FTIR), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), potentiodynamic polarization, energy dispersive spectroscopy (EDS), salt spray and humid room tests. Through these characterization was possible to evaluate the corrosion resistance, uniformity and hydrophobicity of the film developed. The influence of hydrolysis time showed an increase in contact angle of 12° when used the 24 hours of hydrolysis solution in relation to 2 hours of hydrolysis. While the surface modification using the blasting tecnique favors an increase of 36° in contact angle in comparison to the smooth surface. Between the samples evaluated by electrochemical spectroscopy, proves the higher contact angle, 130°, has best performance in corrosion resistance compared with another samples studied which have lower contact angles. However, the smooth substrate, contact angle 90°, showed the best performance in salt spray test compared to rough surfaces samples. The methodology developed was effective to obtain hydrophobic coatings and protection the metal substrate against the corrosion.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto, Faculty of Applied Sciences. Delft University of Technology. 2009

Dissertação elaborada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Civil pela Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, e elaborada no Laboratório Nacional de Engenharia Civil

Esta dissertação tem como objetivos o estudo da produção de uma liga metálica nanoestruturada através do processo de moagem de alta energia, determinar a evolução microestrutural desta liga metálica durante o seu processamento e sua utilização na forma de revestimento protetor, depositado por aspersão térmica HVOF. O material escolhido foi a superliga NiCrAlY devido a sua grande importância tecnológica e pela pequena quantidade de trabalhos publicados até o momento sobre a produção e o emprego desta liga na forma nanoestruturada. A superliga NiCrAlY foi processada através de um moinho de alta energia do tipo Szegvari, empregando-se esferas de aço AISI 52100 como meio de moagem, em 3 diferentes condições de agitação e 3 relações entre meio de moagem/material. O material processado foi caracterizado através de diferentes métodos de análise, segundo critérios como: i) morfologia, caracterizada através de microscopia eletrônica de varredura e granulometria por difração de laser, ii) tamanho de cristalito, através da análise do alargamento dos picos de difração de raios X pelo método single-line, iii) nível de contaminação por Fe, determinado através da análise por fluorescência de raios X. Revestimentos protetores foram depositados através do processo de aspersão térmica HVOF sobre substratos de aço inox AISI 304 para o estudo dos parâmetros de deposição e controle microestrutural dos revestimentos, com o objetivo de manter o tamanho de cristalito nanométrico das partículas após a deposição Os resultados mostram que o processo de moagem de alta energia provoca uma profunda alteração na morfologia das partículas, originando partículas achatadas e pequenos fragmentos, além de uma rápida redução do tamanho de cristalito, atingindo valores menores do que 20 nm nas primeiras horas de processamento. A microestrutura dos revestimentos depositados apresenta-se com um caráter lamelar acentuado, devido ao formato pré-aspersão das partículas, e uma microestrutura densa com uma quantidade relativamente grande de óxidos interlamelares. Também foi constatado que o processo de deposição dos revestimentos por aspersão térmica HVOF leva a um crescimento no tamanho dos cristalitos das partículas, mas é capaz de manter o tamanho dos cristalitos inferior a 100 nm após a deposição, levando a um revestimento com microdureza Vickers 35% superior com relação ao revestimento depositado com o material convencional.

O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um pigmento vegetal, à base de tanino de árvore Mimosa (TAM) e cobre e sua aplicação em tintas antiincrustantes para proteção de embarcações e estruturas marítimas, comparadas com uma tinta anti-incrustante comercial. O pigmento sintetizado obtido, chamado tanato de cobre (TC) foi devidamente caracterizado através de análises de espectroscopia de infravermelho, análise termogravimétrica, análise do ponto de fusão e densidade, todas as análises comparativas ao extrato vegetal em seu estado natural, o tanino. Posteriormente, esse pigmento foi adicionado a formulações de tintas, que foram devidamente processadas, visando à obtenção de um revestimento com propriedade anti-incrustante. Através das análises do comportamento antifouling (teste de imersão) é possível afirmar que os revestimentos contendo o pigmento sintetizado TC apresentam eficiência similar à tinta comercial. Os testes de lixiviação de cobre mostraram que os revestimentos à base de TC liberam cobre em água do mar artificial e, portanto, se mostraram eficientes nos testes de imersão. Estes revestimentos também apresentaram excelentes resultados nos testes de aderência realizados em substrato metálico. É possível concluir que os revestimentos à base de TC se mostraram como alternativa na proteção antiincrustante para aplicação em embarcações e estruturas marítimas. / This paper presents the development of a plant-based pigment from the Mimosa tree and cooper and its application in antifouling paints to protect ships and marine structures. All the obtained paints were compared to a commercial antifouling paint. The pigment called Copper Tannate (TC) has been properly characterized through infrared spectroscopy analysis, thermal analysis, analysis of the melting point and density, all the analysis were compared to the natural plant extract, the Tannin (TAM). After that, the pigment was added to paints formulations, which were properly processed, in order to obtain an antifouling coating. The antifouling behavior analysis (immersion test) showed a similar result when compared to a commercial antifouling paint. The analysis of copper leaching showed that the coatings containing TC released copper in artificial seawater and therefore presented great results in the immersion tests. These coatings also showed excellent results in adhesion tests performed on a metallic substrate. It was concluded that TC is an alternative to antifouling paints to be used in ships and metallic structures submerged in seawater.