Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais. Departamento de Geologia. Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by giuliana silveira (giulianagphoto@gmail.com) on 2015-12-15T16:53:06Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_CaracterizaçãoMineralógicaGeoquímica.pdf: 5885929 bytes, checksum: cdc49c14692616c10c8512524927af0d (MD5) / Approved for entry into archive by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2015-12-15T18:09:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_CaracterizaçãoMineralógicaGeoquímica.pdf: 5885929 bytes, checksum: cdc49c14692616c10c8512524927af0d (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-15T18:09:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_CaracterizaçãoMineralógicaGeoquímica.pdf: 5885929 bytes, checksum: cdc49c14692616c10c8512524927af0d (MD5) Previous issue date: 2015 / A Mina de Volta Grande está localizada no município de Nazareno, porção sul do estado de Minas Gerais. Os pegmatitos vêm sendo explorado a mais de cem anos na região e grande parte dos direitos de exploração pertencem atualmente à AMG Mineração. A Mina de Volta Grande explora atualmente três corpos principais, Corpo A, Corpo F e Corpo C. A existência de outros corpos é conhecida e outros já encontram-se exauridos. O Corpo A é notadamente o principal e tem garantido a produtividade da Mina de Volta Grande. Os pegmatitos da Mina de Volta Grande fazem parte de uma série de ocorrências pegmatíticas na região das cidades de Nazareno, São João Del Rei, Ritápolis e Rezende Costa. Estas ocorrências foram agrupadas e surgiu a denominação de Província Pegmatítica de São João Del Rei. A província situa-se na porção meridional do Cráton São Francisco, na complexa sequencia geológica denominada Cinturão Mineiro. Os pegmatitos da Mina de Volta Grande são classificados como os do tipo albita-espodumênio da família LCT (lítio-césio-tântalo). Possuem, em geral, forma tabular com mergulhos suaves de até 27°. A rocha encaixante são anfibolitos paleoproterozóicos pertencentes ao greenstone belt Rio das Mortes. Com relação a variação textural e mineralógica, o pegmatito pode ser dividido em seis zonas principais: Zona da Parede e Zona da Borda (Biotitito) nas bordas, Zona do Espodumênio, Zona do Pegmatito Granular, Zona do Albitito e Zona do K-Feldspato do centro para a borda. Mineralogicamente possui três grupos principais de minerais: minerais de lítio, minerais de tântalo e minerais de estanho. Quimicamente o pegmatito é complexo com anomalias de tântalo, nióbio, lítio, estanho e rubídio. A relação dos pegmatitos da Mina de Volta Grande com o Granitóide Ritápolis, sendo que a idade de cristalização do granitóide é de 2.121 ±07 Ma. Análise química de grãos de minerais do grupo Coltan (columbita-tantalita) indicou, através de diagramas de fase Mn/(Mn+Fe) versus Ta/(Ta+Nb), que o pegmatito de Volta Grande apresenta um fracionamento químico significativo. O enriquecimento no conteúdo de Mn e Ta que foi evidenciado é esperado para pegmatitos bastante evoluídos. _______________________________________________________________________________ / ABSTRACT : The Volta Grande Mine is located in the city of Nazareno, the southern portion of the Minas Gerais state. The pegmatites have been exploited for the past hundred years in the region and mine rights currently belong to AMG Mineração. The Volta Grande Mine current operate three principal orebodies, Orebody A, Orebody F and Orebody C. Some ore bodies were described but some was already totally exploited. The Orebody A is the principal Orebody and has guaranteed the existence and production of the Volta Grande Mine. The pegmatites of the Volta Grande Mine belongs of a series of pegmatite occurrences in the region of the cities of Nazareno, São João Del Rei, Ritápolis and Rezende Costa. These occurrences were grouped and the term of Sao Joao del Rei Pegmatite Province was established. The province is situated in southern portion of the São Francisco Craton, inserted in the complex geological sequence of Mineiro Belt. The pegmatites of the Volta Grande Mine is classified in albite-spodumene type, LCT family (lithium-cesium-tantalum). Have generally tabular form with dips of up to 27 °. The host rock are amphibolites with Paleoproterozoic age belonging to the greenstone belt Rio das Mortes. The pegmatites can be divided into six main zones: Wall Zone and Border Zone near the host rock, Spodumene Zone, Grained Pegmatite Zone, Albitite Zone and BKF Zone of BKF in the core. Mineralogically has three main mineral groups: Lithium Minerals, Tantalum Minerals and Tin Minerals. Pegmatite is chemically complex showing enrichment in elements such tantalum, niobium, lithium, rubidium and tin. The relationship between Volta Grande Pegmatites and Ritápolis Granitoide is evident and the crystallization ages are buoyed in 2.121 ± 07 Ma. Minerals from the Coltan group are found in all pegmatite zones. In this study Coltan was analyzed and their composition plotted as compositional Mn/(Mn+Fe) versus Ta/(Ta+Nb) diagram is discussed as a guide for pegmatite evolution. As expected the most evolved pegmatites present Coltan grains with the highest content in Mn and Ta

Neste trabalho investigou-se a influência do método de preparação nas propriedades estruturais e eletrocatalíticas do sistema RuO2/Ta2O5. Durante a investigação sistemática, as propriedades mecânicas e morfológicas dos eletrodos foram determinadas usando ânodos de composição nominal Ti/RuO2-Ta2O5 (Ru:Ta - 10 % - 90 % Ru variando em passos de 10 % atômico) preparados pelo método dos precursores poliméricos (MPP), na qual as soluções precursoras foram preparadas pela dissolução de RuCl3.xH2O - Aldrich e Ta(OC2H5)5 - ACROS em etilenoglicol e ácido cítrico. Ânodos de composição nominal Ti/RuO2-Ta2O5 (Ru:Ta = 30:70; 50:50 e 80:20 % atômico) também foram preparados pelo método tradicional (MT), a partir da mistura das razões molares adequadas dos sais de cloretos precursores (RuCl3.xH2O e TaCl5 ( Aldrich) em isopropanol (Aldrich). Para ambos os métodos, a decomposição térmica foi executada a 450 oC por 1h sob fluxo de 5 dm3 min-1 de O2. Análises da composição e da morfologia da camada de óxidos foram feitas antes e após o teste acelerado de vida (TAV), por meio das técnicas de EDX (Energia dispersiva de raios X) e MEV (Microscopia eletrônica de varredura), respectivamente. A microscopia mostrou estrutura de \"barro-rachado\" para maioria dos filmes. As análises de EDX evidenciaram uma ligeira redução do conteúdo do Ru após o TAV. Dados de DRX (difração de raios X) mostraram forma rutílica para o RuO2 e ortorrômbica para Ta2O5. Os voltamogramas cíclicos deste sistema em meio ácido (0,5 mol dm-3 de H2SO4) apresentaram um comportamento característico da dupla Ru(III) / Ru(IV). Em baixos sobrepotenciais, o coeficiente de Tafel, b, apresenta valores médios de 40 mV. A atividade eletrocatalítica apresentou uma forte dependência em relação ao conteúdo de RuO2 no filme. O teste acelerado de vida (TAV), executado em condições de operação drásticas (densidade de corrente de 750 mA cm-2 T = 80 oC em 0,5 mol dm-3 H2SO4), mostrou uma melhora na estabilidade do revestimento em comparação ao método tradicional, MT (~ 100 %). Os dados de VC na presença de Etanol e Acetaldeído mostraram que os eletrodos preparados via MPP apresentam melhor desempenho eletrocatalítico do que os eletrodos preparados via MT. O estudo frente à oxidação de Etanol mostrou alta reatividade com respeito á formação de Ácido Acético e CO2 em baixa concentração de Etanol (5 mmol dm-3). Por outro lado, o aumento da concentração de Etanol (15 - 1000 mmol dm-3) favorece a formação de Acetaldeido (1 - 3%) e, conseqüentemente, uma diminui na formação de Ácido Acético e CO2. / In this work, the influence of the preparation method on the structural and electrochemical properties of the RuO2/Ta2O5 system was investigated. A systematic investigation of the structural, morphological, electrochemical, and electrocatalytic properties for O2 evolution from acidic solutions was carried out using anodes of nominal composition Ti/RuO2-Ta2O5 (Ru:Ta - 10 - 90 % Ru step 10 atom %), prepared by the polymeric precursor method (PPM), in which the solutions were prepared by mixing citric acid (Merck) in Ethylene glycol (Merck) with RuCl3.xH2O (Aldrich) and Ta(OC2H5)5 (ACROS). Anodes of nominal composition Ti/RuO2-Ta2O5 (Ru:Ta = 30:70; 50:50 and 80:20 atom %) were also prepared by the standard method (SM) from the appropriate molar ratios of the precursors mixtures (RuCl3.xH2O and TaCl5 - Aldrich) in alcoholic solutions (isopropanol - Aldrich). For both methods, thermal decomposition was carried out under at 450 oC for 1 h - O2-flux of 5 dm3 min-1. Analyses of the composition and the morphology of the oxide layer were done before and after the accelerated life tests (ALT), through EDX (Energy dispersive X-rays) and SEM (Scanning electron microscopy), respectively. SEM results gave evidence of typical mud-flat-cracking morphology for the majority of the films. EDX analyses even after total deactivation showed that there is reduction in the content of Ru in the coating. Structure data were obtained by XRD (X-rays diffraction), and they showed the rutile-type struture for RuO2 and the orthorhombic one for Ta2O5. Cyclic voltammograms of this system where registered in acidic solutions (0.5 mol dm-3 of H2SO4). The observed peak was attributed to the solid-state redox transition of Ru(III)/Ru(IV). At low overpotentials, the Tafel slope (b) displayed average values of 40 mV. The electrocatalytic activity showed a strong dependence on the content of RuO2 in the film. The stability of the electrodes was evaluated by ALT, performed at 0.5 mol dm-3 in aqueous H2SO4 (750 mA cm-2 and T = 80 oC). Results showed a performance that is 100 % better than that obtained with the electrodes prepared by SM. In the presence of an organic compound (Ethanol and Acetaldehyde), the VC and Tafel results showed that electrodes prepared by PPM are electrocatalytically better than those obtained by SM. The studies on Ethanol and Acetaldehyde oxidation showed high reactivity for Acid Acetic and CO2 formation at low Ethanol concentration (5 mmol dm-3). On the other hand, the increase in Ethanol concentration (15 - 1000 mmol dm-3) favors Acetaldehyde formation (1 - 3 %) and, therefore, the formation of Acid Acetic and CO2 is lower.

Neste trabalho investigou-se a influência do método de preparação nas propriedades estruturais e eletrocatalíticas do sistema RuO2/Ta2O5. Durante a investigação sistemática, as propriedades mecânicas e morfológicas dos eletrodos foram determinadas usando ânodos de composição nominal Ti/RuO2-Ta2O5 (Ru:Ta - 10 % - 90 % Ru variando em passos de 10 % atômico) preparados pelo método dos precursores poliméricos (MPP), na qual as soluções precursoras foram preparadas pela dissolução de RuCl3.xH2O - Aldrich e Ta(OC2H5)5 - ACROS em etilenoglicol e ácido cítrico. Ânodos de composição nominal Ti/RuO2-Ta2O5 (Ru:Ta = 30:70; 50:50 e 80:20 % atômico) também foram preparados pelo método tradicional (MT), a partir da mistura das razões molares adequadas dos sais de cloretos precursores (RuCl3.xH2O e TaCl5 ( Aldrich) em isopropanol (Aldrich). Para ambos os métodos, a decomposição térmica foi executada a 450 oC por 1h sob fluxo de 5 dm3 min-1 de O2. Análises da composição e da morfologia da camada de óxidos foram feitas antes e após o teste acelerado de vida (TAV), por meio das técnicas de EDX (Energia dispersiva de raios X) e MEV (Microscopia eletrônica de varredura), respectivamente. A microscopia mostrou estrutura de \"barro-rachado\" para maioria dos filmes. As análises de EDX evidenciaram uma ligeira redução do conteúdo do Ru após o TAV. Dados de DRX (difração de raios X) mostraram forma rutílica para o RuO2 e ortorrômbica para Ta2O5. Os voltamogramas cíclicos deste sistema em meio ácido (0,5 mol dm-3 de H2SO4) apresentaram um comportamento característico da dupla Ru(III) / Ru(IV). Em baixos sobrepotenciais, o coeficiente de Tafel, b, apresenta valores médios de 40 mV. A atividade eletrocatalítica apresentou uma forte dependência em relação ao conteúdo de RuO2 no filme. O teste acelerado de vida (TAV), executado em condições de operação drásticas (densidade de corrente de 750 mA cm-2 T = 80 oC em 0,5 mol dm-3 H2SO4), mostrou uma melhora na estabilidade do revestimento em comparação ao método tradicional, MT (~ 100 %). Os dados de VC na presença de Etanol e Acetaldeído mostraram que os eletrodos preparados via MPP apresentam melhor desempenho eletrocatalítico do que os eletrodos preparados via MT. O estudo frente à oxidação de Etanol mostrou alta reatividade com respeito á formação de Ácido Acético e CO2 em baixa concentração de Etanol (5 mmol dm-3). Por outro lado, o aumento da concentração de Etanol (15 - 1000 mmol dm-3) favorece a formação de Acetaldeido (1 - 3%) e, conseqüentemente, uma diminui na formação de Ácido Acético e CO2. / In this work, the influence of the preparation method on the structural and electrochemical properties of the RuO2/Ta2O5 system was investigated. A systematic investigation of the structural, morphological, electrochemical, and electrocatalytic properties for O2 evolution from acidic solutions was carried out using anodes of nominal composition Ti/RuO2-Ta2O5 (Ru:Ta - 10 - 90 % Ru step 10 atom %), prepared by the polymeric precursor method (PPM), in which the solutions were prepared by mixing citric acid (Merck) in Ethylene glycol (Merck) with RuCl3.xH2O (Aldrich) and Ta(OC2H5)5 (ACROS). Anodes of nominal composition Ti/RuO2-Ta2O5 (Ru:Ta = 30:70; 50:50 and 80:20 atom %) were also prepared by the standard method (SM) from the appropriate molar ratios of the precursors mixtures (RuCl3.xH2O and TaCl5 - Aldrich) in alcoholic solutions (isopropanol - Aldrich). For both methods, thermal decomposition was carried out under at 450 oC for 1 h - O2-flux of 5 dm3 min-1. Analyses of the composition and the morphology of the oxide layer were done before and after the accelerated life tests (ALT), through EDX (Energy dispersive X-rays) and SEM (Scanning electron microscopy), respectively. SEM results gave evidence of typical mud-flat-cracking morphology for the majority of the films. EDX analyses even after total deactivation showed that there is reduction in the content of Ru in the coating. Structure data were obtained by XRD (X-rays diffraction), and they showed the rutile-type struture for RuO2 and the orthorhombic one for Ta2O5. Cyclic voltammograms of this system where registered in acidic solutions (0.5 mol dm-3 of H2SO4). The observed peak was attributed to the solid-state redox transition of Ru(III)/Ru(IV). At low overpotentials, the Tafel slope (b) displayed average values of 40 mV. The electrocatalytic activity showed a strong dependence on the content of RuO2 in the film. The stability of the electrodes was evaluated by ALT, performed at 0.5 mol dm-3 in aqueous H2SO4 (750 mA cm-2 and T = 80 oC). Results showed a performance that is 100 % better than that obtained with the electrodes prepared by SM. In the presence of an organic compound (Ethanol and Acetaldehyde), the VC and Tafel results showed that electrodes prepared by PPM are electrocatalytically better than those obtained by SM. The studies on Ethanol and Acetaldehyde oxidation showed high reactivity for Acid Acetic and CO2 formation at low Ethanol concentration (5 mmol dm-3). On the other hand, the increase in Ethanol concentration (15 - 1000 mmol dm-3) favors Acetaldehyde formation (1 - 3 %) and, therefore, the formation of Acid Acetic and CO2 is lower.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Ta-Al-N thin films were prepared using reactive magnetron sputtering, in order to verify the influence of the aluminum content on the crystalline structure, hardness and oxidation resistance. The samples were characterized by Grazing Incidence X-ray Diffraction (GIXRD), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS), nanohardness analysis and oxidation tests at 500°C, 600°C and 700°C. First, it was necessary to define deposition parameters of stoichiometric TaN with face centered cubic structure. From this, TaAlN thin films were prepared and present at concentration of 2, 5, 7, 14, 24 and 41 at.%. The crystal phase for the TaAlN films was only present with addition up to 5 at.%, increasing the Al concentration the coatings will tend to be amorphous. From the SEM analysis was possible to observe the surface of the film after oxidation, all thin films showed irregularities, however the amount of such failures was lower in samples with low aluminum content. Moreover, the addition of aluminum does not result in significant gains for oxidation resistance. The highest hardness value obtained was 29 GPa for the sample containing 14 at.%. / Filmes finos de Ta-Al-N foram depositados por magnetron sputtering reativo, com o intuito de verificar a influência da variação do teor de alumínio na estrutura cristalina, na dureza e na resistência à oxidação desse revestimento. As amostras foram caracterizadas por Difração de Raios X em ângulo rasante (GAXRD), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS), Espectroscopia por Retroespalhamento Rutherford (RBS), análises de nanodureza e testes de oxidação a temperaturas de 500°C, 600°C e 700°C. Primeiro foi necessário definir os parâmetros de deposição de filmes finos de TaN estequiométrico e com estrutura cubica de face centrada. A partir disso, filmes finos de TaAlN foram depositados e apresentaram concentração de 2, 5, 7, 14, 24 e 41 at.% de Al. A fase cristalina obtida para os filmes de TaAlN se apresentou constate com a adição de até 5 at.% de Al, com o aumento da concentração de Al o filme passa a ter uma tendência a ser amorfo. A partir das análises de MEV foi possível observar a superfície dos filmes após a oxidação, todos os filmes apresentaram irregularidades na superfície, entretanto a quantidade dessas falhas foi menor nas amostras com menores concentrações de alumínio. Além disso, a adição de alumínio não trouxe ganhos significativos para a resistência à oxidação desse revestimento. O maior valor de dureza obtido foi de 29 GPa para as amostras contendo 14 at.%.

Neste trabalho foram realizados experimentos de soldagem de chapas de Tântalo e Monel 400 com 100 m de espessura. Foram realizadas soldas em um laser de Nd:YAG operando em modo pulsado e em um Laser de Fibra operando em modo contínuo. Em seguida a microestrutura das amostras foram analisadas através de microscopia ótica e foram realizados ensaio de microdureza Vickers. As amostras que apresentaram melhores resultados foram submetidas a ensaios de tração e a ensaios de corrosão. Após análise dos resultados observou-se que a soldagem a laser apresenta muitos benefícios em relação a outros processos convencionais para chapas finas. A soldagem no modo pulsado apresentou maior relação de aspecto se comparado a soldagem em modo contínuo. A soldagem em modo contínuo apresentou uma velocidade de soldagem muito superior ao modo pulsado. Os resultados indicaram que a soldagem no modo pulsado apresenta maior aplicabilidade para chapas finas, devido à necessidade um controle preciso sobre a intensidade aplicada. / This work carried out welding experiments of Tantalum and Monel 400 plates with 100 mm thickness. Welds were made with an Nd: YAG laser operating in a pulsed mode and in a fiber laser operating in continuous mode. Then the microstructure of the samples were analyzed by optical microscopy and were performed Vickers microhardness test. Samples that showed better results were subjected to tensile tests and the corrosion tests. After analysis of the results showed that the laser welding offers many benefits over other conventional processes for thin sheets. The welding in pulsed mode presented in superior aspect ratio compared to welding in continuous mode. The welding in continuous mode showed a much higher welding speed to pulsed mode. The results indicated that the welding in pulsed mode shows more applicability for sheet metal, due the need of a precise control of applied intensity.

Neste trabalho estudou-se a influência da substituição de TiO2 por Ta2O5 nas propriedades estruturais e eletrocatalíticas do sistema RuO2/Ta2O5. Uma investigação sistemática das propriedades estruturais, morfológicas, eletroquímicas e eletrocatalíticas para a produção de O2 em meio ácido foi conduzida usando ânodos de composição nominal Ti/(x)RuO2(1 – x)Ta2O5 (x = 0,1; 0,3; 0,5; 0,8), preparados por decomposição térmica (450 e 500 oC por 1h sob fluxo de 5 L min-1 de O2) das misturas precursoras preparadas em isopropanol (Aldrich). Os sais de cloretos precursores foram (RuCl3.xH2O e TaCl5 – Aldrich). Análises da composição e da morfologia da camada de óxidos foram feitas antes e após os testes acelerados de vida (TAV), através das técnicas de EDX (Energia dispersiva de raios-X) e MEV (Microscopia eletrônica de varredura) respectivamente. A microscopia mostrou estrutura de “barro-rachado" para a maioria dos filmes. As análises de EDX evidenciaram uma redução do conteúdo do Ru após o TAV. Os dados sobre a estrutura foram obtidos por DRX (Difração de raios-X) e mostraram forma rutílica para o RuO2 e ortorrômbica para Ta2O5. Os voltamogramas cíclicos deste sistema em meio ácido (0,5 mol dm-3 de H2SO4) apresentaram as bandas características da dupla Ru(III) / Ru(IV). Em baixos sobrepotenciais, o coeficiente de Tafel, b, apresenta valores entre 40 mV e 60 mV. Os valores de resistência ôhmica (0,5 – 2,0 W) sugerem que a queda ôhmica do sistema pode ser atribuída principalmente à resistência da solução. A atividade eletrocatalítica apresentou uma forte dependência em relação ao conteúdo de RuO2 no filme, aumentando conforme o aumento da quantidade de RuO2 na composição. A estabilidade do sistema foi avaliada pelo TAV, utilizando eletrólise a corrente constante (750 mA cm-2 e T = 80 oC em solução de H2SO4 0,5 mol dm-3). As análises dos resultados mostraram uma relação entre o tempo de operação do eletrodo e a quantidade do componente ativo (RuO2). A substituição de titânio por tântalo (x = 0,5) apresentou uma melhora considerável (54%) no tempo de operação destes óxidos. Estes resultados apontam o sistema Ru/Ta como um recobrimento bastante promissor para operação em condições drásticas. / In this work it was investigated the structural and electrochemical properties of the RuO2/Ta2O5 system. A systematic investigation of structural, morphologic, electrochemical and eletrocatalytic properties for O2 evolution from acidic solutions was conducted using anodes of nominal composition Ti/(x)RuO2(1 + x) Ta2O5 (x = 0.1; 0.3; 0.5; 0.8), prepared from appropriate mol ratio by thermal decomposition (450 and 500 oC for 1 h under O2-flux of 5 L min-1) from alcoholic (isopropanol – Aldrich) solutions of the precursors mixtures (RuCl3.xH2O and TaCl5 - Aldrich). Analyses of the composition and the morphology of the oxide layer were investigated before and after accelerated life tests (ALT), through EDX techniques (Energy Dispersive X-rays) and SEM (Scanning Electron Microscopy) respectively. SEM results showed typical mud-flat-cracking morphology for the majority of the films. EDX analyses even after total deactivation evidenced the reduction of the content of Ru in the coating. Structure data have been obtained by XRD (X-rays diffraction) and which showed the rutile-type struture for RuO2 and orthorhombic one for Ta2O5. Cyclic voltammograms of this system where registered in acidic solutions (0.5 mol dm-3 of H2SO4). The observed peak has been attributed to the solid-state redox transition of Ru(III)/Ru(IV). At low overpotentials, Tafel slope, b, ranges from 40 - 60 mV. The RW-values found (0.5 – 2.0 W), are in agreement with other RuO2-based oxide electrodes. This is a good evidence that the ohmic drop of the system can be attributed mainly to solution resistance. The eletrocatalytic activity shows a strong dependence with the RuO2 content in the film. The stability of the electrodes are evaluated by the ALT, performed at 0.5 mol dm-3 in aqueous H2SO4 (750 mA cm-2 and T = 80 oC). The results shows a straight relation between the ALT-values and the amount of active component (RuO2) presented in the coating. Changing TiO2 by Ta2O5 (x = 0.5) showed a considerable improvement (54%) in the ALT-values of these oxides. These results it is a good indication that Ru/Ta system might be a promising coating to operate under drastic conditions.

O estudo do eletrorrevestimento de tântalo sobre aço e sobre cobre foi realizado na mistura eutética FLINAK (29,2% LiF - 11,7% NaF - 59,1% KF - % em massa) contendo 15% em massa de K2TaF7. Foram estudadas as influências da densidade de corrente catódica, do tempo de eletrólise, da temperatura e da natureza do substrato sobre as eficiências de correntes catódicas e a morfologia dos revestúnentos. Depósitos de tântalo lisos, brilhantes, aderentes e uniformes foram obtidos com alta eficiência de corrente catódica usando os seguintes parâmetros: densidade de corrente catódica de 23 mA/cm2 a 50 mA/cm2, temperatura de 750°C e tempo de eletrólise de 30 minutos a 120 minutos. Os revestimentos obtidos nestas condições possuem espessuras de 18 µm a 41 µm. Os depósitos de tântalo sobre aço e sobre cobre são constituídos de tântalo puro, sem formação de camada de difusão. Ensaios de eletrodeposição de camadas delgadas de tântalo em catodos de formas e geometrias complexas mostraram o bom poder de cobertura do tântalo. Curvas potencial de circuito aberto x tempo, feitas à temperatura ambiente em soluções de ácido nítrico a 40%, a 50% e a 60% em massa, ácido clorídrico a 3,6% em massa e ácido sulfúrico a 80% em massa, mostraram ótima concordância entre o potencial de circuito aberto estacionário do tântalo maciço comercial e dos revestimentos de tântalo sobre cobre nestes meios. Curvas potencial de circuito aberto x tempo feitas à temperatura ambiente em meio de ácido clorídrico a 3,6% em massa, para revestimentos sobre aço mostraram que a semelhança com o tântalo maciço só é observada em depósitos recentes, o que foi atribuído à difusão do ferro do substrato para a superficie do revestimento. Ensaios gravimétricos mostraram que a velocidade de corrosão dos revestimentos é comparável com a do tântalo comercial, em meios de ácido nítrico a 40% e a 50% em massa, à temperatura de ebulição. / The study of tantalum electroplating on copper and carbon steel has been carried out in FLINAK eutectic (29.2% LiF -11.7% NaF -59.1% KF - wt%) containing 15wt% K2TaF7. The effects of current cathodic density, time of electrolysis, temperature and substrate kind have been studied in relation to the cathodic current efficiencies and the coating morphology. Tantalum deposits, with good smoothness, brightness, adherence and uniformity were obtained with high cathodic efficiency, using the following conditions: 23 mA/cm2 to 50 mA/cm2 cathodic current densities, 30 minutes to 120 minutes electrolysis time interval and 750°C temperature. Under these conditions the coatings are about 18 µm to 41 µm thick. The deposits obtained on carbon steel and copper are both constituted of pure tantalum without formation of interdiffusion layer. The results of tantalum thin coatings electrodeposition on cathodes of complex geometrics and shapes showed the good throwing power of tantalum. Open circuit potential x time curves have been recorded for massive tantalum and for tantalum coatings on copper in 40 wt%, 50 wt% and 60 wt% nitric acid, 3.6 wt% hydrochloric acid and 80 wt% sulfurie acid at room temperature. They showed similar stationary open-circuit poteutial values for both the massive tantalum and the tantalum coatings. Open circuit potential x time curves for tantalum coatings on carbon steel performed in 3.6%wt hydrochloric acid at room temperature showed that the similarity with massive tantalum exists only with recent deposits, because of iron diffusion from substrate to coating surface. Gravimetric tests showed comparable corrosion rate values for massive tantalum and tantalum coatings in boiling 40wt% and 50wt% nitric acid.

O estudo da adição de dopantes pentavalentes é uma das principais linhas de pesquisas em eletrocerâmicas para varistores de TiO2. Diversos autores têm buscado entender os efeitos destes dopantes nas propriedades elétricas e microestruturais destas cerâmicas eletrônicas. Este trabalho apresenta um estudo do comportamento eletrônico do TiO2 frente a adição de Ta2O5 em concentrações maiores das já estudas, buscando obter varistores binários para aplicação em baixa tensão. Sistemas a base de TiO2 dopados com Ta2O5 foram preparados por mistura convencional de óxidos e conformados na forma de disco. A microestrutura dos compactos contendo 0,5, 1,0, 1,5 e 2,0% em mol de Ta2O5, sinterizados a uma taxa de aquecimento de 5°C/min. em 1300°, 1350° e 1400°C por 1 hora, foram analisadas, apresentando a evolução da microestrutura frente a temperatura de sinterização. Os valores da densidade das amostras foram obtidos através do método de Arquimedes, demonstrando a contribuição do Ta2O5 na densificação dos sistemas, e através de difração de raios X, foi possível determinar a fase presente nestas cerâmicas. Para avaliar as propriedades elétricas, realizou-se medidas de tensão-corrente (CC) em temperatura ambiente e em função da temperatura, obtendo coeficiente não-linear, altura e largura da barreira de potencial. Utilizando a espectroscopia de impedância avaliou-se o comportamento dos sistemas, medindo a contribuição do grão e do contorno de grão, calculando a energia de ativação. As medidas Mott-Schottky foram obtidas, possibilitando estimar a concentração de doadores e densidade de estados eletrônico. Na temperatura mais elevada de sinterização, 1400°C, melhorou-se as características varistoras, ocorrendo aumento da densificação e redução do campo elétrico de ruptura, apresentando com um nível ideal do dopante, 1% em mol de Ta2O5, varistores com coeficiente não-linear de 5,3 e baixo campo elétrico de ruptura de 38,4 V/cm. / The study of additional pentavalent dopants is one of the main research lines in electroceramics for TiO2 varistors. Several authors have sought to understand the effect this dopants in eletrical and microstructural properties of these electronic ceramics. This work presents a study of the electronic behavior of TiO2 versus the addition of Ta2O5 in higher concentrations of those already studied, in order to obtain binary varistors for low voltage application. TiO2 based systems doped with Ta2O5 were prepared by the conventional mixture of oxides and shaped in the disk form. The microstructure of the composites containing 0.5, 1.0, 1.5 and 2.0 mol% of Ta2O5, sintered at a heating rate of 5°C/min. at temperatures of 1300°, 1350° and 1400°C for 1 hour were analyzed, showing a development of the microstructure against a sintering temperature. The density values of the samples were obtained by the Archimedes method, demonstrating a contribution of Ta2O5 in the densification of the systems; and, by means of X-ray diffraction, it was possible to determine a phase present in these ceramics. In order to evaluate electrical properties, voltage-current (DC) measurements were performed at room temperature and changing the temperature, obtaining nonlinear coefficient, height and width of the potential barrier. Using impedance spectroscopy, evaluate the behavior of the systems by measuring a contribution of the grain and the grain boundary, calculating an activation energy. As Mott-Schottky measurements were obtained, making it possible to estimate a concentration of donors and density of electronic states. At the higher sintering temperature, 1400°C, varistor characteristics were improved, increasing densification and reduction of the break down electric field, showing with the ideal level of dopant, 1.0 mol% of Ta2O5, varistors with nonlinear coefficient of 5.3 and low break down electric field of 38.4 V/cm.

Neste trabalho foram realizados experimentos de soldagem de chapas de Tântalo e Monel 400 com 100 m de espessura. Foram realizadas soldas em um laser de Nd:YAG operando em modo pulsado e em um Laser de Fibra operando em modo contínuo. Em seguida a microestrutura das amostras foram analisadas através de microscopia ótica e foram realizados ensaio de microdureza Vickers. As amostras que apresentaram melhores resultados foram submetidas a ensaios de tração e a ensaios de corrosão. Após análise dos resultados observou-se que a soldagem a laser apresenta muitos benefícios em relação a outros processos convencionais para chapas finas. A soldagem no modo pulsado apresentou maior relação de aspecto se comparado a soldagem em modo contínuo. A soldagem em modo contínuo apresentou uma velocidade de soldagem muito superior ao modo pulsado. Os resultados indicaram que a soldagem no modo pulsado apresenta maior aplicabilidade para chapas finas, devido à necessidade um controle preciso sobre a intensidade aplicada. / This work carried out welding experiments of Tantalum and Monel 400 plates with 100 mm thickness. Welds were made with an Nd: YAG laser operating in a pulsed mode and in a fiber laser operating in continuous mode. Then the microstructure of the samples were analyzed by optical microscopy and were performed Vickers microhardness test. Samples that showed better results were subjected to tensile tests and the corrosion tests. After analysis of the results showed that the laser welding offers many benefits over other conventional processes for thin sheets. The welding in pulsed mode presented in superior aspect ratio compared to welding in continuous mode. The welding in continuous mode showed a much higher welding speed to pulsed mode. The results indicated that the welding in pulsed mode shows more applicability for sheet metal, due the need of a precise control of applied intensity.

Neste trabalho estudou-se a influência da substituição de TiO2 por Ta2O5 nas propriedades estruturais e eletrocatalíticas do sistema RuO2/Ta2O5. Uma investigação sistemática das propriedades estruturais, morfológicas, eletroquímicas e eletrocatalíticas para a produção de O2 em meio ácido foi conduzida usando ânodos de composição nominal Ti/(x)RuO2(1 – x)Ta2O5 (x = 0,1; 0,3; 0,5; 0,8), preparados por decomposição térmica (450 e 500 oC por 1h sob fluxo de 5 L min-1 de O2) das misturas precursoras preparadas em isopropanol (Aldrich). Os sais de cloretos precursores foram (RuCl3.xH2O e TaCl5 – Aldrich). Análises da composição e da morfologia da camada de óxidos foram feitas antes e após os testes acelerados de vida (TAV), através das técnicas de EDX (Energia dispersiva de raios-X) e MEV (Microscopia eletrônica de varredura) respectivamente. A microscopia mostrou estrutura de “barro-rachado” para a maioria dos filmes. As análises de EDX evidenciaram uma redução do conteúdo do Ru após o TAV. Os dados sobre a estrutura foram obtidos por DRX (Difração de raios-X) e mostraram forma rutílica para o RuO2 e ortorrômbica para Ta2O5. Os voltamogramas cíclicos deste sistema em meio ácido (0,5 mol dm-3 de H2SO4) apresentaram as bandas características da dupla Ru(III) / Ru(IV). Em baixos sobrepotenciais, o coeficiente de Tafel, b, apresenta valores entre 40 mV e 60 mV. Os valores de resistência ôhmica (0,5 – 2,0 W) sugerem que a queda ôhmica do sistema pode ser atribuída principalmente à resistência da solução. A atividade eletrocatalítica apresentou uma forte dependência em relação ao conteúdo de RuO2 no filme, aumentando conforme o aumento da quantidade de RuO2 na composição. A estabilidade do sistema foi avaliada pelo TAV, utilizando eletrólise a corrente constante (750 mA cm-2 e T = 80 oC em solução de H2SO4 0,5 mol dm-3). As análises dos resultados mostraram uma relação entre o tempo de operação do eletrodo e a quantidade do componente ativo (RuO2). A substituição de titânio por tântalo (x = 0,5) apresentou uma melhora considerável (54%) no tempo de operação destes óxidos. Estes resultados apontam o sistema Ru/Ta como um recobrimento bastante promissor para operação em condições drásticas. / In this work it was investigated the structural and electrochemical properties of the RuO2/Ta2O5 system. A systematic investigation of structural, morphologic, electrochemical and eletrocatalytic properties for O2 evolution from acidic solutions was conducted using anodes of nominal composition Ti/(x)RuO2(1 + x) Ta2O5 (x = 0.1; 0.3; 0.5; 0.8), prepared from appropriate mol ratio by thermal decomposition (450 and 500 oC for 1 h under O2-flux of 5 L min-1) from alcoholic (isopropanol – Aldrich) solutions of the precursors mixtures (RuCl3.xH2O and TaCl5 - Aldrich). Analyses of the composition and the morphology of the oxide layer were investigated before and after accelerated life tests (ALT), through EDX techniques (Energy Dispersive X-rays) and SEM (Scanning Electron Microscopy) respectively. SEM results showed typical mud-flat-cracking morphology for the majority of the films. EDX analyses even after total deactivation evidenced the reduction of the content of Ru in the coating. Structure data have been obtained by XRD (X-rays diffraction) and which showed the rutile-type struture for RuO2 and orthorhombic one for Ta2O5. Cyclic voltammograms of this system where registered in acidic solutions (0.5 mol dm-3 of H2SO4). The observed peak has been attributed to the solid-state redox transition of Ru(III)/Ru(IV). At low overpotentials, Tafel slope, b, ranges from 40 - 60 mV. The RW-values found (0.5 – 2.0 W), are in agreement with other RuO2-based oxide electrodes. This is a good evidence that the ohmic drop of the system can be attributed mainly to solution resistance. The eletrocatalytic activity shows a strong dependence with the RuO2 content in the film. The stability of the electrodes are evaluated by the ALT, performed at 0.5 mol dm-3 in aqueous H2SO4 (750 mA cm-2 and T = 80 oC). The results shows a straight relation between the ALT-values and the amount of active component (RuO2) presented in the coating. Changing TiO2 by Ta2O5 (x = 0.5) showed a considerable improvement (54%) in the ALT-values of these oxides. These results it is a good indication that Ru/Ta system might be a promising coating to operate under drastic conditions.