Este trabalho consistiu no desenvolvimento de revestimentos protetores contra carburização em ligas HP-40Nb, utilizadas na em fornos de pirólise para produção de olefinas, e do desenvolvimento de aparatos e técnicas para o teste, avaliação e caracterização destes revestimentos em ambientes fortemente carburizantes. Foram testados vários tipos de revestimentos, podendo estes ser resumidos em três grupos: i) camada de difusão de elementos específicos para o interior do metal (Al, Cu e Sn); ii) recobrimento com liga metálica (Ni-50Cr e Ni-5Al) e iii) recobrimento cerâmico (Al2O3, Cr2O3 e Al2O3 - TiO2). Além de revestimentos e camadas de difusão, um quarto tipo de material foi testado em sua resistência à carburização: ligas do tipo Fe-Cr- Al. A fim de testar os revestimentos e materiais desenvolvidos foram testados vários meios carburizantes. O que se mostrou mais adequado foi a mistura gasosa de hidrogênio e n-hexano, a uma temperatura de 1050°C. Foi construído um aparato exclusivamente para estes ensaios de carburização, o qual também foi utilizado para realizar os tratamentos de difusão necessários para produzir alguns dos revestimentos. A avaliação da resistência a carburização dos revestimentos e materiais foi feita por medição da profundidade de avanço da zona de precipitação de carbetos causada pela carburização, feito com auxílio de microscópio ótico. Os resultados dos ensaios mostraram que as camadas de difusão de alumínio, o revestimento da liga Ni-50Cr, o revestimento cerâmico de Al2O3 e as ligas Fe-Cr-Al tiveram bom ou ótimo desempenho como barreiras contra a carburização. Os outros revestimentos ou permitiram a penetração de carbono no metal base ou causaram uma deposição exagerada de coque na superfície dos corpos de prova.

Este trabalho consistiu no desenvolvimento de revestimentos protetores contra carburização em ligas HP-40Nb, utilizadas na em fornos de pirólise para produção de olefinas, e do desenvolvimento de aparatos e técnicas para o teste, avaliação e caracterização destes revestimentos em ambientes fortemente carburizantes. Foram testados vários tipos de revestimentos, podendo estes ser resumidos em três grupos: i) camada de difusão de elementos específicos para o interior do metal (Al, Cu e Sn); ii) recobrimento com liga metálica (Ni-50Cr e Ni-5Al) e iii) recobrimento cerâmico (Al2O3, Cr2O3 e Al2O3 - TiO2). Além de revestimentos e camadas de difusão, um quarto tipo de material foi testado em sua resistência à carburização: ligas do tipo Fe-Cr- Al. A fim de testar os revestimentos e materiais desenvolvidos foram testados vários meios carburizantes. O que se mostrou mais adequado foi a mistura gasosa de hidrogênio e n-hexano, a uma temperatura de 1050°C. Foi construído um aparato exclusivamente para estes ensaios de carburização, o qual também foi utilizado para realizar os tratamentos de difusão necessários para produzir alguns dos revestimentos. A avaliação da resistência a carburização dos revestimentos e materiais foi feita por medição da profundidade de avanço da zona de precipitação de carbetos causada pela carburização, feito com auxílio de microscópio ótico. Os resultados dos ensaios mostraram que as camadas de difusão de alumínio, o revestimento da liga Ni-50Cr, o revestimento cerâmico de Al2O3 e as ligas Fe-Cr-Al tiveram bom ou ótimo desempenho como barreiras contra a carburização. Os outros revestimentos ou permitiram a penetração de carbono no metal base ou causaram uma deposição exagerada de coque na superfície dos corpos de prova.

Este trabalho consistiu no desenvolvimento de revestimentos protetores contra carburização em ligas HP-40Nb, utilizadas na em fornos de pirólise para produção de olefinas, e do desenvolvimento de aparatos e técnicas para o teste, avaliação e caracterização destes revestimentos em ambientes fortemente carburizantes. Foram testados vários tipos de revestimentos, podendo estes ser resumidos em três grupos: i) camada de difusão de elementos específicos para o interior do metal (Al, Cu e Sn); ii) recobrimento com liga metálica (Ni-50Cr e Ni-5Al) e iii) recobrimento cerâmico (Al2O3, Cr2O3 e Al2O3 - TiO2). Além de revestimentos e camadas de difusão, um quarto tipo de material foi testado em sua resistência à carburização: ligas do tipo Fe-Cr- Al. A fim de testar os revestimentos e materiais desenvolvidos foram testados vários meios carburizantes. O que se mostrou mais adequado foi a mistura gasosa de hidrogênio e n-hexano, a uma temperatura de 1050°C. Foi construído um aparato exclusivamente para estes ensaios de carburização, o qual também foi utilizado para realizar os tratamentos de difusão necessários para produzir alguns dos revestimentos. A avaliação da resistência a carburização dos revestimentos e materiais foi feita por medição da profundidade de avanço da zona de precipitação de carbetos causada pela carburização, feito com auxílio de microscópio ótico. Os resultados dos ensaios mostraram que as camadas de difusão de alumínio, o revestimento da liga Ni-50Cr, o revestimento cerâmico de Al2O3 e as ligas Fe-Cr-Al tiveram bom ou ótimo desempenho como barreiras contra a carburização. Os outros revestimentos ou permitiram a penetração de carbono no metal base ou causaram uma deposição exagerada de coque na superfície dos corpos de prova.

Nos últimos 10 anos, o desenvolvimento de técnicas de deposição e seus equipamentos permitiu o surgimento de novos tipos de filmes finos, principalmente voltados para aplicações mecânicas e tribológicas, que são multicamadas nanoestruturadas. Esses revestimentos apresentam propriedades que não são diretamente ligadas as propriedades das camadas individuais de cada material, geralmente apresentando valores de dureza extremamente elevados relacionados a um período de modulação crítico ΛC. Esses filmes demonstram um claro potencial para aplicações tribológicas mesmo com o seu comportamento de dureza ainda não completamente esclarecido. O objetivo deste trabalho é produzir multicamadas nanoestruturadas do tipo metal / nitreto pela técnica de magnetron sputtering usando Nb, Ta e TiN, visando obter uma estrutura com valores de dureza extremamente elevados, tipicamente observados em revestimentos do tipo super-redes. A estrutura periódica dos revestimentos com baixo valor de Λ (< 10 nm) foi caracterizada por XRR (Refletividade por Difração de Raios X) e por RBS (Espectrometria por Retroespalhamento Rutherford) para os valores altos de Λ. As propriedades mecânicas dos revestimentos foram avaliadas por testes instrumentados de dureza usando um equipamento Fischerscope HV100. Todas as multicamadas foram produzidas com sucesso e apresentaram uma periodicidade bem definida, o que foi confirmado pelos resultados de RBS e XRR. Os valores de dureza medidos apresentaram um comportamento tipicamente observado em superredes com um valor máximo maior que 50 GPa sempre relacionado a uma valor crítico de Λ. O valor ΛC foi 8 nm para as amostras de Nb/TiN e 4 nm para as amostras de Ta/TiN. A razão H/E indicou que o revestimento nanoestruturado mais adequado para aplicações tribológicas foram as multicamadas com maior valor de dureza. Esses resultados mostraram claramente a possibilidade de aplicação industrial destes revestimentos.

Nos últimos 10 anos, o desenvolvimento de técnicas de deposição e seus equipamentos permitiu o surgimento de novos tipos de filmes finos, principalmente voltados para aplicações mecânicas e tribológicas, que são multicamadas nanoestruturadas. Esses revestimentos apresentam propriedades que não são diretamente ligadas as propriedades das camadas individuais de cada material, geralmente apresentando valores de dureza extremamente elevados relacionados a um período de modulação crítico ΛC. Esses filmes demonstram um claro potencial para aplicações tribológicas mesmo com o seu comportamento de dureza ainda não completamente esclarecido. O objetivo deste trabalho é produzir multicamadas nanoestruturadas do tipo metal / nitreto pela técnica de magnetron sputtering usando Nb, Ta e TiN, visando obter uma estrutura com valores de dureza extremamente elevados, tipicamente observados em revestimentos do tipo super-redes. A estrutura periódica dos revestimentos com baixo valor de Λ (< 10 nm) foi caracterizada por XRR (Refletividade por Difração de Raios X) e por RBS (Espectrometria por Retroespalhamento Rutherford) para os valores altos de Λ. As propriedades mecânicas dos revestimentos foram avaliadas por testes instrumentados de dureza usando um equipamento Fischerscope HV100. Todas as multicamadas foram produzidas com sucesso e apresentaram uma periodicidade bem definida, o que foi confirmado pelos resultados de RBS e XRR. Os valores de dureza medidos apresentaram um comportamento tipicamente observado em superredes com um valor máximo maior que 50 GPa sempre relacionado a uma valor crítico de Λ. O valor ΛC foi 8 nm para as amostras de Nb/TiN e 4 nm para as amostras de Ta/TiN. A razão H/E indicou que o revestimento nanoestruturado mais adequado para aplicações tribológicas foram as multicamadas com maior valor de dureza. Esses resultados mostraram claramente a possibilidade de aplicação industrial destes revestimentos.

Nos últimos 10 anos, o desenvolvimento de técnicas de deposição e seus equipamentos permitiu o surgimento de novos tipos de filmes finos, principalmente voltados para aplicações mecânicas e tribológicas, que são multicamadas nanoestruturadas. Esses revestimentos apresentam propriedades que não são diretamente ligadas as propriedades das camadas individuais de cada material, geralmente apresentando valores de dureza extremamente elevados relacionados a um período de modulação crítico ΛC. Esses filmes demonstram um claro potencial para aplicações tribológicas mesmo com o seu comportamento de dureza ainda não completamente esclarecido. O objetivo deste trabalho é produzir multicamadas nanoestruturadas do tipo metal / nitreto pela técnica de magnetron sputtering usando Nb, Ta e TiN, visando obter uma estrutura com valores de dureza extremamente elevados, tipicamente observados em revestimentos do tipo super-redes. A estrutura periódica dos revestimentos com baixo valor de Λ (< 10 nm) foi caracterizada por XRR (Refletividade por Difração de Raios X) e por RBS (Espectrometria por Retroespalhamento Rutherford) para os valores altos de Λ. As propriedades mecânicas dos revestimentos foram avaliadas por testes instrumentados de dureza usando um equipamento Fischerscope HV100. Todas as multicamadas foram produzidas com sucesso e apresentaram uma periodicidade bem definida, o que foi confirmado pelos resultados de RBS e XRR. Os valores de dureza medidos apresentaram um comportamento tipicamente observado em superredes com um valor máximo maior que 50 GPa sempre relacionado a uma valor crítico de Λ. O valor ΛC foi 8 nm para as amostras de Nb/TiN e 4 nm para as amostras de Ta/TiN. A razão H/E indicou que o revestimento nanoestruturado mais adequado para aplicações tribológicas foram as multicamadas com maior valor de dureza. Esses resultados mostraram claramente a possibilidade de aplicação industrial destes revestimentos.

Existe, por parte da comunidade industrial e científica, uma incessante procura por revestimentos protetores mais resistentes a ambientes cada vez mais agressivos, como aquele encontrado pelas ferramentas de injeção de alumínio. Uma das tendências que surge para aumentar a vida útil destas ferramentas é a de produzir filmes finos compostos por diversas camadas, cada qual tendo sua função especifica; um exemplo deste tipo de revestimento é aquele composto por camada de adesão, camada intermediária e camada de trabalho. Neste trabalho, foi proposto estudar a utilização do nitreto de titânio e alumínio (Ti,Al)N, tanto como camada intermediária quanto de trabalho, uma vez que este apresenta alta dureza, grande resistência ao desgaste e superior resistência à oxidação. Para a camada intermediária, foram depositados filmes finos tipo multicamadas (TixAl1-x)N/(TiyAly-1)N, (Ti,Al)N/TiN e (Ti,Al)N/AlN, com variação na estrutura cristalina e na espessura das camadas individuais, pois dependendo da quantidade de alumínio adicionado ao sistema, o (Ti,Al)N apresenta mudanças em algumas de suas propriedades, como estrutura cristalina, dureza e resistência mecânica. Os filmes finos monolíticos de (Ti,Al)N e suas multicamadas foram depositadas por magnetron sputtering reativo e caracterizados quanto ao crescimento cristalino, estequiometria, espessura das camadas individuais, dureza e módulo de elasticidade. Na segunda parte deste trabalho, a fim de avaliar a camada de trabalho, é apresentada uma nova técnica de caracterização in-situ, que avalia as reações químicas que ocorrem entre o alumínio e os materiais selecionados. Foram comparados entre si o aço AISI H13, os revestimentos nitreto de titânio, nitreto de cromo, e três diferentes composições de (Ti,Al)N, a fim de verificar qual material apresenta o comportamento mais inerte em contato ao alumínio a altas temperaturas. Para tanto, foram utilizadas as técnicas de calorimetria diferencial de varredura (DSC) e difração de raios X (XRD).

Esse trabalho teve como objetivo a obtenção de camadas duplas de diferentes monossilanos sobre um mesmo substrato de aço AISI 1010, bem como a avaliação de seu desempenho na proteção contra a corrosão do aço quando utilizado em combinação com diferentes tipos de tinta. Os resultados foram comparados àqueles obtidos com amostras de aço fosfatizadas. A obtenção das camadas de silanos se deu através do método de imersão. O estudo compreendeu a fixação de parâmetros para a obtenção das camadas e a análise das mesmas por meio da técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) em meio de NaCl 0,1 M. Os silanos utilizados nesse trabalho foram os seguintes: AAPTS (Aminoetilaminopropiltrimetoxisilano), PhTMS (Feniltrimetoxisilano), GPTMS (Glicidoxipropiltrimetoxisilano), TEOS (Tetraetoxisilano), VS (Viniltrietoxisilano) e VTMOS (Viniltrimetoxisilano). A partir dos resultados de EIE foi escolhido o melhor tempo de hidrólise e o melhor solvente para cada silano e a partir daí foram formadas as camadas duplas, combinando diferentes silanos. A análise por EIE também foi utilizada para verificar se a camada dupla de diferentes silanos realmente oferecia uma maior proteção do que uma camada simples. Com a vantagem em termos de proteção dada pela camada dupla, os substratos silanizados foram pintados com uma demão de tinta acrílica ou tinta poliuretânica (PU). A partir de então, a combinação silanos/tinta foi avaliada por meio de testes de aderência, para verificar a adesão das tintas ao substrato silanizado, e por meio de ensaios de névoa salina para verificar a proteção conferida à amostra por essa combinação. Também foram feitos ensaios de microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva (MEV/EDS) para avaliar a presença de silício nas camadas de silanos já formadas. De uma maneira geral, os resultados dos testes de aderência para as amostras silanizadas foram tão bons quanto os resultados das amostras fosfatizadas. Já para a névoa salina, os resultados foram, em sua maioria, inferiores aos resultados das amostras fosfatizadas. Apesar de não superar as amostras fosfatizadas em todos os quesitos avaliados, os resultados com revestimentos de silanos mostraram-se promissores. / The aim of this work is to obtain double layers of different mono-silanes over the same AISI 1010 steel substrate, as well as to evaluate its performance in the protection against steel corrosion when used in combination with different kinds of paints. The results obtained were compared with the results obtained to phosphated samples. Obtaining of silane layers was given by the dip-coating method. The study comprehended the establishment of the layers obtaining parameters and the layers analysis by the electrochemical impedance spectroscopy (EIS) method in a NaCl 0,1M electrolyte. The silanes used in this work were the following: AAPTS (Aminoethylaminopropyltrimethoxysilane), PhTMS (Phenyltrimethoxysilane), GPTMS (Glycidoxypropyltrimethoxysilane), TEOS (Tetraethoxysilane), VS (Vinyltriethoxysilane) and VTMOS (Vinyltrimethoxysilane). From the EIS results, the best hydrolysis time and the best solvent to each silane were chosen and then the silane double layer was formed, being each layer made from a different silane. The EIS analysis was also used to verify that the double layer of different silanes really offered greater protection than a single layer. With the advantage in terms of protection given by the double layer, the silane double layered substrates were painted with a single coating of acrylic or polyurethane (PU) paint. From this point, the combination silane/paint was evaluated on their adherence and performance in salt spray tests to verify the protection given to the sample for that combination. Scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy (SEM/EDS) were also made to evaluate the silicon levels in silylated substrates. In general, the results of adhesion tests to the silylated samples were as good as the results of phosphated samples. For the salt spray tests, the results were, in most cases, lower than the results of phosphated samples. Though not overcoming the phosphated samples in all queries assessed, the results with silane coatings are shown to be quite promising.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:23:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327064.pdf: 2522642 bytes, checksum: 32bf8a2405935be7f7b2ce6e25af5b4e (MD5) Previous issue date: 2014 / O PMMA é um polímero orgânico muito utilizado na formulação de revestimentos e adesivos devido à boa adesão em diversos substratos e à facilidade em produzir recobrimentos poliméricos. Por outro lado, o PMMA é hidrofílico, possui baixa resistência térmica e baixa resistência aos fenômenos de corrosão. Uma forma adequada de melhorar as propriedades desse material é através da combinação com compostos inorgânicos, formando polímeros híbridos orgânico-inorgânicos. Neste contexto, foram desenvolvidos polímeros híbridos de PMMA/polissilazano com o objetivo de melhorar as propriedades do componente orgânico visando aplicação como revestimento protetor. Todavia, o oligossilazano selecionado neste trabalho, HTT1800, quando em contato com a umidade e oxigênio, forma reticulações que produzem um polímero termofixo e insolúvel, impossibilitando a aplicação como revestimento. Sendo assim, a polimerização em solução com atmosfera de argônio foi a técnica selecionada para a síntese dos materiais híbridos, pois impede o contato dos componentes de partida com ar e umidade. Os polímeros e os revestimentos híbridos desenvolvidos foram caracterizados para avaliar a influência do HTT1800 nas propriedades finais desses materiais em relação ao PMMA puro. A partir dos resultados da extração soxhlet, observou-se que os polímeros híbridos sintetizados com até 25% em massa de HTT1800 apresentaram baixo grau de reticulação e, por isso, deram origem a soluções poliméricas adequadas para deposição nos substratos metálicos. Adicionalmente, as curvas de TGA e DTA evidenciaram que a inclusão do HTT1800 aumentou a estabilidade térmica do PMMA e, a partir dos resultados de GPC, observou-se a diminuição das massas molares dos materiais híbridos em relação ao PMMA puro. Além disso, o oligossilazano melhorou a adesão dos revestimentos no substrato metálico e conferiu hidrofobicidade aos revestimentos produzidos. Os testes de corrosão comprovaram a eficiência de proteção dos revestimentos híbridos em comparação com o substrato sem revestimento e com o PMMA puro. Desta forma, o desenvolvimento dos polímeros híbridos orgânico-inorgânicos de PMMA/HTT1800 permitiu a obtenção de revestimentos protetores com propriedades superiores às observadas em revestimentos de PMMA puro.<br> / PMMA is an organic polymer that has increasingly been used as coatings and adhesives due to its good adhesion in different types of substrates and excellent film-forming performance. However, PMMA is hydrophilic and shows low thermal and corrosion resistance. A suitable way to enhance the properties of this material is the combination with inorganic compounds to form organic-inorganic hybrid polymers. In this work, hybrid polymers of PMMA/polysilazane were synthesized aiming the improvement of the organic component properties for application as protective coatings. However, the selected oligosilazane, HTT1800, is a very reactive compound, which undergoes cross-linking if in contact with water and/or oxygen. The cross-linking leads to a thermoset and insoluble polymer and hinders the application as coating. Therefore, the solution polymerization in argon atmosphere was the chosen technique for the synthesis, preventing the contact with air and humidity. Different characterizations were carried out to evaluate the influence of the HTT1800 in the final properties of the developed hybrid polymers and of the coatings in comparison to the pure PMMA. Soxhlet extraction results showed that a low cross-linking degree is obtained when HTT1800 content in the initial mixture do not exceed 25 wt%, producing polymeric solutions with adequate characteristics for the formation of hybrid films on the metal substrate. Additionally, TG and DTA analyses indicated that the addition of HTT1800 increased the thermal stability of the PMMA and the GPC analysis results showed a decrease of the hybrid polymer´s molecular weight in comparison to the pure PMMA. Furthermore, the oligosilazane improved the adhesion of the coatings on the metal substrate and the hydrophobicity of the developed films. The corrosion tests showed that the hybrid coatings had better anticorrosive performance in comparison to the uncoated substrate and to the pure PMMA. Thus, the development of organic-inorganic hybrid polymers of PMMA/HTT1800 enabled the production of protective coatings with enhanced properties if compared to pure PMMA.

Esse trabalho teve como objetivo a obtenção de camadas duplas de diferentes monossilanos sobre um mesmo substrato de aço AISI 1010, bem como a avaliação de seu desempenho na proteção contra a corrosão do aço quando utilizado em combinação com diferentes tipos de tinta. Os resultados foram comparados àqueles obtidos com amostras de aço fosfatizadas. A obtenção das camadas de silanos se deu através do método de imersão. O estudo compreendeu a fixação de parâmetros para a obtenção das camadas e a análise das mesmas por meio da técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) em meio de NaCl 0,1 M. Os silanos utilizados nesse trabalho foram os seguintes: AAPTS (Aminoetilaminopropiltrimetoxisilano), PhTMS (Feniltrimetoxisilano), GPTMS (Glicidoxipropiltrimetoxisilano), TEOS (Tetraetoxisilano), VS (Viniltrietoxisilano) e VTMOS (Viniltrimetoxisilano). A partir dos resultados de EIE foi escolhido o melhor tempo de hidrólise e o melhor solvente para cada silano e a partir daí foram formadas as camadas duplas, combinando diferentes silanos. A análise por EIE também foi utilizada para verificar se a camada dupla de diferentes silanos realmente oferecia uma maior proteção do que uma camada simples. Com a vantagem em termos de proteção dada pela camada dupla, os substratos silanizados foram pintados com uma demão de tinta acrílica ou tinta poliuretânica (PU). A partir de então, a combinação silanos/tinta foi avaliada por meio de testes de aderência, para verificar a adesão das tintas ao substrato silanizado, e por meio de ensaios de névoa salina para verificar a proteção conferida à amostra por essa combinação. Também foram feitos ensaios de microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva (MEV/EDS) para avaliar a presença de silício nas camadas de silanos já formadas. De uma maneira geral, os resultados dos testes de aderência para as amostras silanizadas foram tão bons quanto os resultados das amostras fosfatizadas. Já para a névoa salina, os resultados foram, em sua maioria, inferiores aos resultados das amostras fosfatizadas. Apesar de não superar as amostras fosfatizadas em todos os quesitos avaliados, os resultados com revestimentos de silanos mostraram-se promissores. / The aim of this work is to obtain double layers of different mono-silanes over the same AISI 1010 steel substrate, as well as to evaluate its performance in the protection against steel corrosion when used in combination with different kinds of paints. The results obtained were compared with the results obtained to phosphated samples. Obtaining of silane layers was given by the dip-coating method. The study comprehended the establishment of the layers obtaining parameters and the layers analysis by the electrochemical impedance spectroscopy (EIS) method in a NaCl 0,1M electrolyte. The silanes used in this work were the following: AAPTS (Aminoethylaminopropyltrimethoxysilane), PhTMS (Phenyltrimethoxysilane), GPTMS (Glycidoxypropyltrimethoxysilane), TEOS (Tetraethoxysilane), VS (Vinyltriethoxysilane) and VTMOS (Vinyltrimethoxysilane). From the EIS results, the best hydrolysis time and the best solvent to each silane were chosen and then the silane double layer was formed, being each layer made from a different silane. The EIS analysis was also used to verify that the double layer of different silanes really offered greater protection than a single layer. With the advantage in terms of protection given by the double layer, the silane double layered substrates were painted with a single coating of acrylic or polyurethane (PU) paint. From this point, the combination silane/paint was evaluated on their adherence and performance in salt spray tests to verify the protection given to the sample for that combination. Scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy (SEM/EDS) were also made to evaluate the silicon levels in silylated substrates. In general, the results of adhesion tests to the silylated samples were as good as the results of phosphated samples. For the salt spray tests, the results were, in most cases, lower than the results of phosphated samples. Though not overcoming the phosphated samples in all queries assessed, the results with silane coatings are shown to be quite promising.