Os tratamentos de superfície têm apresentado grande importância na melhoria das propriedades dos materiais, visando a economia e viabilização de novos métodos e processos de fabricação. O tratamento de refusão e têmpera a laser promove o rápido aquecimento e resfriamento da camada superficial dos metais, resultando em transformações microestruturais que melhoram as propriedades mecânicas sem provocar distorções ou empenamentos. No presente trabalho foi utilizado um laser a fibra de alta potência para produzir uma camada endurecida num aço ferramenta para trabalho a frio VC131. Os parâmetros de refusão estudados foram a velocidade de varredura, a desfocalização do feixe e a potência do laser. A escolha das melhores condições de tratamento para a superfície completa foi feita a partir de ensaios em ponto e linha, analisando os parâmetros onde foi alcançada maior dureza, com pouco material fundido, e sem defeitos. A variação de temperatura foi acompanhada nos ensaios em linha, mostrando que a peça permanece fria com aumento da temperatura nunca ultrapassando 13C. A partir da variação da temperatura foi feito o cálculo da absortividade sendo aproximadamente 37 % nas condições analisadas. Foram feitas análises microestruturais e por difração de raios-X do aço, verificando-se que a microestrutura resultante da superfície temperada apresenta quantidade significativa de martensita e austenita retida, que confere ao material o aumento da dureza. A zona fundida apresentou dureza entre 400 e 500 HV, enquanto um pico de dureza de até 800 HV foi observado na interface da zona fundida e da zona termicamente afetada. A máxima profundidade de têmpera ficou entre 1 e 2 mm, para os ensaios onde toda a superfície foi tratada. Os ensaios tribológicos indicam que a superfície tratada a laser apresenta uma resistência ao desgaste superior àquela observada nas amostras não-tratadas.

Neste trabalho, são apresentados os resultados da avaliação tribológica da aplicação de lubrificantes sólidos, no caso grafita, sobre a superfície do aço AISI 52100 via laser de CO2. O trabalho surgiu da busca pela melhoria das propriedades superficiais dos materiais que têm solicitações diferenciadas na superfície. A utilização do laser para tratamentos de superfícies, por exemplo, aplicação de lubrificantes sólidos em atmosfera ambiente, tem possibilitado grandes avanços nesta área. No entanto, determinar quais parâmetros operacionais do laser e a resultante destas influências sobre as propriedades tribológicas dos materiais tem sido uma busca incessante. Os resultados deste trabalho confirmam que existe uma faixa de processamento laser eficaz na redução do atrito e do desgaste. Sendo que as energias necessárias variam de 3 a 11 J/m2. Ainda, verifica-se que as amostras tratadas com laser, apresentam um coeficiente de atrito da ordem de 0,3 enquanto, amostras sem tratamento laser o atrito é da ordem e 0,7. As análises químicas por EDX e EDS demonstram uma difusão atômica de curto alcance nas zonas tratadas com o laser.

As ligas Ti-Ni com efeito de memória de forma possuem aplicações em diversas áreas por apresentarem alta ductilidade e boa resistência à fadiga e a corrosão. É um material promissor na área biomédica devido às propriedades de efeito de memória de forma e superelasticidade. Uma possibilidade para melhorar as propriedades tribológicas e a biocompatibilidade desse material é modificação superficial através do processo de implantação iônica por imersão em plasma de nitrogênio (IIIP-N). Os materiais utilizados neste trabalho são as ligas Ti-49,93 at.% Ni, denominado VIM 47, e Ti-49,42 at.% Ni, denominado VIM 40. O processo IIIP-N foi realizado em baixa e alta temperatura. Para o material VIM 47, foram realizadas implantação em duas condições: no material fundido e em amostras solubilizadas a 900C durante 30 minutos. A implantação foi realizada em temperaturas menores que 250C e 320C. Para o material VIM 40, trabalhou-se apenas com amostras forjadas, sendo realizada IIIP-N em temperaturas menor que 250C, 290C e 560C. A técnica de espectroscopia Auger confirma a presença de nitreto de titânio nas superfícies das amostras, apresentando como melhor resultado na liga VIM 47 a amostra implantada a 320C com espessura próxima a 400 nm, duas vezes superior à camada da amostra fundida implantada na mesma condição experimental. A liga VIM 40, apresenta como melhor resultado a camada com espessura de 150 nm medida por GDOS ("Glow Discharge Optical Spectroscopy") na amostra implantada a 560C, três vezes superior à amostra implantada na temperatura menor que 250C. Nas análises de desgaste pino-sobre-disco, o coeficiente de atrito diminui significativamente através do processo IIIP-N. O melhor resultado obtido foi para amostra do material VIM 40, implantada a 560C, com coeficiente de atrito em torno de 0,1, resultado oito vezes menor comparado com a amostra de referência.

No cenário atual, com a sociedade em busca de energias alternativas economicamente viáveis, ambientalmente corretas e socialmente sustentáveis, a conversão de energia solar em eletricidade usando células fotoeletroquímicas possui destacada importância, devido ao baixo custo de fabricação e por não produzirem subprodutos poluentes, tóxicos ao homem e ao meio ambiente. Além disso, utilizam uma fonte de energia disponível em todo o mundo, evitando problemas de relações políticas entre as nações, diferentemente das fontes de energia fósseis, como é o caso do petróleo. Para a fabricação dos filmes finos necessários para o funcionamento dessas células solares, são empregadas diferentes técnicas, normalmente envolvendo processos químicos. A tecnologia de plasma surge como uma alternativa, pois permite maior controle no processo de fabricação, permitindo a obtenção de filmes com diferentes propriedades, além de garantir boa reprodutibilidade. Nesse trabalho foram obtidos e caracterizados filmes finos de oxinitreto de titânio (TiOxNy) pela técnica de magnetron sputtering. Os filmes foram caracterizados quanto as suas propriedades ópticas, químicas e morfológicas, a fim de se encontrar parâmetros de deposição que possibilitem a produção de filmes com características otimizadas para aplicação em células solares fotoeletroquímicas. Também foi desenvolvido neste trabalho, uma técnica auxiliar de injeção de gases, conhecida como gas pulsing technique [1,2,3], que possibilita a injeção dos gases de forma pulsada no reator. Com esta técnica desenvolvida no laboratório, foi possível obter filmes de TiOxNy com band gap reduzido, aproximadamente 1,91 eV, o que implica em um significativo aumento na região de absorção do espectro solar pelos filmes produzidos.

A superfície das amostras de etileno-propileno-dieno monômero (EPDM), Nordel IP 3430 e Nordel IP 4520, vulcanizadas, foram modificadas via plasma excitado por micro-ondas, com gases Ar, N2, Ar/O2, N2/O2 e N2/H2 e N2/H2/Ar, tendo como objetivo melhorar as propriedades adesivas da superfície da borracha. As técnicas FT-IR de reflexão UATR e MIC, com objetiva ATR, e detecção fotoacústica (PAS) foram utilizadas para avaliar os graus de profundidades diferentes de amostragem, para a caracterização das borrachas após tratamentos por plasma, principalmente, pelas diferentes permeabilidades dos gases (oxigênio e nitrogênio) escolhidos para formar as misturas gasosas, e a mais indicada para este fim, foi a técnica UATR, pois apresentou menor interferência dos componentes da formulação da borracha, detectando alterações espectrométricas, provenientes da formação de grupos polares. Análises por XPS das borrachas Nordel IP 3430 e 4520 foram realizadas, antes e após tratamento, a fim de validar os resultados obtidos por FT-IR e houve aumento na porcentagem atômica de oxigênio e nitrogênio na superfície após os tratamentos por plasma de Ar/O2 e N2/H2, confirmando assim os resultados obtidos por FT-IR. Redução nos valores do ângulo de contato, aumento nos valores de trabalho de adesão e de ensaio de resistência ao descascamento da junta adesiva (EPDM/Adesivo de PU/PVC) foram observados. Estes resultados foram atribuídos à melhora nas propriedades adesivas da superfície tratada. Foi observado que, a borracha Nordel IP 4520 é a mais indicada para utilização após tratamento por plasma, pois apresentou boa estabilidade ao envelhecimento, avaliada por meio das medidas de ângulo de contato, com os tratamentos por plasma de Ar/O2, N2/H2 e N2/H2/Ar. Para o Nordel IP 3430, o melhor resultado foi encontrado para o tratamento com Ar/O2. Falhas de adesão foram observadas entre a interface do filme de adesivo de PU e da borracha de EPDM (Nordel IP 3430), sendo confirmadas por FT-IR/UATR, constituindo uma contribuição da análise FT-IR ao estudo da interface estudada.

No processamento de compósitos poliméricos de alto desempenho a fibra de carbono (FC) é um reforço muito utilizado por oferecer vantagens como altos valores de resistência mecânica e de módulo de elasticidade e baixa massa específica, além de propriedades como inércia química, resistência térmica e condutividade elétrica. Entretanto sabe-se que, a FC possui baixa molhabilidade por determinadas matrizes poliméricas dificultando a adesão fibra-matriz, que é fator determinante para o sucesso da aplicação dos compósitos. Para minimizar essa limitação utiliza-se tratamentos de superfície nas fibras visando melhorar a adesão fibra-matriz e, conseqüentemente, as propriedades finais desses materiais. Dentro deste contexto, este trabalho tem como objetivo a avaliação do efeito do tratamento da superfície da FC com ácidos clorídrico e nítrico e, também, com plasmas frios de argônio e de oxigênio. As fibras de carbono tratadas foram avaliadas por microscopia de força atômica, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia fotoeletrônica de raios-X e ensaios de resistência à tração, sendo esses últimos analisados pela estatística de Weibull. Compósitos foram preparados pelo uso das fibras tratadas e de matrizes termoplásticas de poli (éter-éter-cetona), poli (éter-imida) e poli (sulfeto de fenileno), e avaliados por ensaios de resistência ao cisalhamento interlaminar (ILSS). Correlacionando-se os resultados obtidos, conclui-se que os tratamentos de superfície utilizados mudaram tanto a rugosidade como a natureza química da superfície das fibras. O tratamento com o ácido nítrico foi o que provocou as mais significativas mudanças químicas na fibra de carbono e os melhores resultados nos ensaios de resistência ao cisalhamento interlaminar.

As fibras de carbono (FC) constituem-se em um material muito utilizado em inúmeros processos industriais, aplicados em diversos ramos da ciência e da tecnologia, por oferecer como vantagens: elevados valores de resistência mecânica, alto módulo de elasticidade, propriedades térmicas, elétricas, além de inércia química apropriada às diversas aplicações. Por outro lado, as FC possuem alta heterogeneidade de distribuição e tamanho de poros, com dimensões de poros em uma larga faixa de valores e heterogeneidade, o que dificulta sua utilização em processos de separação e adsorção de gases e líquidos, principalmente como peneira molecular. As fibras de carbono, são os precursores usados na produção dos feltros, através do processamento apropriado de cardagem e fiação. Portanto, visando a possibilidade de produzir peneiras moleculares de feltro de PANOX este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento do processo de ativação a plasms destes feltros. Foi utilizado um reator de plasma de oxigênio, gerado por acoplamentos capacitivos de potência de radiofreqüência (RF). Os PANOX tratados foram avaliados por microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios-X (DRX), análise imediata (AI) e análise de área superficial específica (ASE). Correlacionando-se os resultados obtidos, conclui-se que os tratamentos das amostras de PANOX por plasma de oxigênio provocaram significativas mudanças na distribuição de poros da superfície dos PANOX, evidenciando a formação de uma malha de poros com distribuição mais uniforme e com características de uma peneira molecular.

Neste trabalho encontra-se apresentada a produção de compósitos termoplásticos pela impregnação de fibras de carbono contínuas com poliamida 6/6, utilizando o processo de polimerização interfacial. Para isto, foi projetado e construído um sistema de polimerização interfacial, no qual foram utilizados como monômeros para a síntese da poliamida 6/6, o cloreto de adipoíla e o hexametilenodiamina. Após a impregnação dos cabos de fibras com a poliamida recém sintetizada foi produzido um tecido e este foi laminado e submetido ao processo de moldagem por compressão a quente, na obtenção dos laminados termoplásticos. As propriedades físicas, mecânicas, reológicas e térmicas, bem como as características microestruturais destes compósitos foram correlacionadas. A síntese da poliamida 6/6 via polimerização interfacial foi realizada com sucesso, apresentando as mesmas características da poliamida comercial (fornecida pela Rhodia) e o controle da espessura do recobrimento da poliamida 6/6 sobre a superfície da fibra de carbono também apresentou resultados satisfatórios. Os resultados mostraram que o processo de polimerização interfacial associado ao processo de moldagem por compressão a quente é viável para a obtenção de compósitos com um volume do reforço em torno de 60%, atendendo requisitos aeronáuticos. Os compósitos obtidos via polimerização interfacial apresentaram um comportamento mecânico similar, e em alguns casos, superior aos compósitos obtidos via moldagem por compressão a quente a partir da poliamida comercial.

O uso de compósito carbono-carbono reforçado com fibras de carbono (CRFC) em altas temperaturas e ambientes antioxidantes pode ser viabilizado pela aplicação de um recobrimento cerâmico com gradiente de composição entre carbeto de boro (B4C) e carbeto de silício (SiC).A aplicação do recobrimento com gradiente de composição fornece a proteção em uma ampla faixa de temperaturas. Em temperaturas intermediárias esta ocorre pelo mecanismo de auto proteção, que envolve a oxidação de fases ricas em boro abaixo da superfície do recobrimento, formando vidros de boro e borosilicatos que selam as trincas inerentes ao tipo de recobrimento, e em altas temperaturas pela formação de uma fina camada de SiO2 resultante da oxidação do SiC na superfície. A conversão do carbono em carbetos cerâmicos, na superfície do compósito, se dá pela reação deste com as espécies gasosas oriundas das reações entre os componentes da mistura cementante, SiC + ZrB2 + Al2O3, que ocorrem em altas temperaturas com a conseqüente liberação de SiO, B2O e Al. Os gases reativos formam com o carbono as fases B4C, Al4C3, SiC e Al8B4C7 em temperaturas que vão de 1300 a 1600oC. As prováveis reações de formação dos gases reativos e as reações de conversão do carbono são propostas com base em analises por difração de raios-x e considerações termodinâmicas. A alumina (Al2O3) da mistura cementante é responsável pelas reações de dissociação e oxidação de SiC e ZrB2, atuando como elemento essencial para a formação do recobrimento funcionalmente ativo.

Este trabalho visa a obtenção de um filme polimérico condutor para ser utilizado como protetor contra corrosão em ligas de alumínio utilizadas em latas de embalagens de cerveja. Utilizou-se o copolímero ácido poli (metilmetacrilato-co-ácido acrílico)-PMMA-co-AA, o qual foi preparado pela mistura de metacrilato de metila, ácido acrílico e peróxido de benzoíla, para dopar o polímero condutor polianilina (PAni). Os materiais precursores e a PAni-PMMA-co-AA foram caracterizados por espectroscopia infravermelha (FTIR), e bandas de absorção em 1707 e 1107 cm-1 confirmaram a presença do dopante PMMA-co-AA na polianilina. Análises térmicas, DSC e TG, mostraram, respectivamente, picos endotérmicos em torno de 280 - 360 C e perda de massa em torno de 300 C, que foram atribuídos à perda do dopante. A condutividade elétrica obtida para o material foi de 0,1 S.cm-1. Foram utilizados dois tipos de ligas de alumínio, 3104-H19 e 2024-T3, empregadas na indústria de latas e aeronáutica, respectivamente. A impregnação das ligas com o polímero condutor PAni-PMMA-co-AA foi realizada por imersão das placas de alumínio em solução de acetato de etila saturada com PAni-PMMA-co-AA. A determinação da condição ideal de tratamento superficial, recobrimento e temperatura de evaporação do solvente através de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e FTIR mostrou que o pré-tratamento superficial denominado limpeza, recobrimento com duas camadas de filme de PAni-PMMA-co-AA e evaporação do solvente à temperatura ambiente é a condição ideal para esse tipo de polímero. Foram realizados ensaios de salt spray em ligas recobertas com o polímero condutor e com um filme comercial (ICI 640C692) e verificou-se o aparecimento dos primeiros pits na superfície recoberta com filme ICI 640C692 e PAni-PMMA-co-AA após decorrido 48 e 120 h de exposição à névoa salina, respectivamente. Testes de corrosão eletroquímica foram realizados nas superfícies sem recobrimento e recobertas com o filme comercial e do polímero condutor e expostas em solução aquosa de NaCl 0,5 mol L-1, pH 5,8. Verificou-se que a resistência à polarização da superfície recoberta com polianilina dopada foi bem maior que para a superfície sem recobrimento, porém inferior a apresentada pelo filme comercial. Ensaios de espectroscopia de impedância eletroquímica (IES) mostraram que a impedância total do filme de polianilina é superior a obtida para o filme comercial, exceto em regiões de freqüências intermediárias. Para determinação da eficiência de recobrimento da liga de alumínio 3104-H19, latas de cerveja foram recobertas internamente com PAni-PMMA-co-AA e ICI 640C692 aplicado por borrifamento. As latas foram preenchidas com cerveja, armazenadas e monitoradas periodicamente utilizando espectroscopia de emissão óptica acoplado a plasma (ICP-OES). A cerveja envasada em latas recobertas com filme de polianilina apresentou maior concentração de alumínio. Foram realizados alguns testes para a liga 2024-T3 impregnada com PAni-PMMA-co-AA para verificar a viabilidade de seu uso na indústria aeronáutica e verificou-se bons resultados quanto a ensaios de dureza, impacto, compatibilidade com o primer (filme de poliuretano), flexibilidade e adesão. Entretanto, quanto a testes de imersão em fluidos hidráulicos verificou-se a remoção do filme.