O revestimento de níquel químico é largamente utilizado na proteção contra a corrosão de equipamentos e estruturas utilizados na exploração de petróleo em águas profundas. Apesar de ser considerado um dos revestimentos mais adequados para esta finalidade, são muitos os casos em que se verificam falhas prematuras do revestimento em serviço. Isto tem sido atribuído às diferenças nas características do revestimento decorrentes das diferenças do processo de aplicação e da natureza e preparação da superfície dos substratos a serem protegidos. Estas diferenças decorrem do fato de não existirem especificações abrangentes que definam as características necessárias do revestimento para uma garantia de qualidade. Diante disto, o presente trabalho teve como objetivo estudar a influência dos principais fatores sobre o desempenho dos revestimentos de níquel químico utilizando ferramentas estatísticas como: planejamento fatorial, seleção dos melhores subconjuntos de regressão, regressão múltipla e curvas de nível. Os fatores considerados neste estudo foram: tipo e estado superficial do substrato, idade do banho, teor de fósforo no revestimento, natureza e teor de contaminantes no revestimento, espessura do revestimento e tipo de tratamento térmico. A caracterização dos revestimentos de níquel químico foi realizada conforme sugerida na norma ISO 4527 e o desempenho dos revestimentos foi verificado por meio dos ensaios de exposição à névoa salina (1 536 h), exposição ao dióxido de enxofre (10 ciclos) e imersão em água do mar sintética (120 dias). Ensaios eletroquímicos (polarização linear e espectroscopia de impedância eletroquímica) foram realizados somente com o intuito de compará-los ao ensaio de exposição à névoa salina e,assim, ter um ensaio capaz de verificar revestimentos de bom desempenho em um período de tempo menor. Dentro dos intervalos estudados, verificou-se que o desempenho do revestimento de níquel químico é influenciado pelo tipo de substrato, pela espessura da camada depositada, pelo teor de fósforo, pela idade do banho, pelo tratamento térmico e pelos teores dos seguintes contaminantes: enxofre, chumbo, magnésio, cobre, ferro e manganês. A metodologia estatística adotada permitiu verificar a interação entre os fatores influenciadores, fato não considerado na literatura consultada. Além disto, foi possível constatar que os ensaios adotados nas normas internacionais atuais são adequados para verificar a qualidade dos revestimentos. Verificou-se também que os ensaios eletroquímicos, apesar de adequados para o estudo da resistência intrínseca à corrosão do revestimento de níquel químico, não se mostraram adequados para detectar a presença de porosidade que é o principal indicativo da qualidade de proteção por barreira de revestimentos catódicos como o níquel químico. Com os resultados obtidos, será possível a elaboração de uma especificação para se obter revestimentos de níquel químico com bom desempenho. / The autocatalytic nickel-phosphorus (NiP) or electroless nickel (EN) coatings are widely used to protect equipment and structures against corrosion and erosion, used in the exploitation of petroleum in deep waters. Even though NiP is considered as the most appropriate coating for this purpose, many premature failures are verified in service. This has been attributed to the differences in the characteristics of the coating due to the differences in the application processes and in the nature and preparation of the substrate surfaces. The lack of broad specifications that define the required characteristics of the good quality coating is responsible for those differences. The present work had as its objective to identify the main factors related to the NiP performance using statistical tools as: factorial design, best subset regression, multiple regression and contour diagram. The considered factors were: substrate type, substrate surface finishing, bath age, phosphorus content, thickness, heat treatment and impurities. The NiP coatings were characterized in agreement with the ISO 4527 and their performance was verified through the salt spray test (1 536 h), the Kesternish test (10 cycles) and the synthetic sea water immersion test (120 days). Electrochemical tests (linear polarization and electrochemical impedance spectroscopy) were conducted in order to compare them to the salt spray test and thus reducing the testing time. In the studied range, it was verified that the NiP performance is influenced by the following factors: substrate type, thickness coating, phosphorus content, bath age (MTO), heat treatment and the impurities: sulfur, lead, magnesium, copper, iron and manganese. It was possible to verify that the types of accelerated corrosion tests adopted in the current international standards are appropriate to verify the quality of the coatings. It was also verified that the electrochemical tests, despite being suitable to indicate the NiP intrinsic corrosion resistance, are not appropriate to verify the NiP porosity (which is the main indication of a cathodic coating quality). With the obtained results, it will be possible to establish a better specification in order to obtain NiP with good quality.

A engenharia é a ciência que transforma os conhecimentos das disciplinas básicas aplicadas a fatos reais. Nosso mundo está rodeado por essas realizações da engenharia, e é necessário que as pessoas se sintam confortáveis e seguras nas mesmas. Assim, a segurança se torna um fator importante que deve ser considerado em qualquer projeto. Na engenharia naval, um apropriado nível de segurança e, em consequência, um correto desenho estrutural é baseado, atualmente, em estudos determinísticos com o objetivo de obter estruturas capazes de suportar o pior cenário possível de solicitações durante um período de tempo determinado. A maior parte das solicitações na estrutura de um navio se deve à ação da natureza (ventos, ondas, correnteza e tempestades), ou, ainda, aos erros cometidos por humanos (explosões internas, explosões externas e colisões). Devido à aleatoriedade destes eventos, a confiabilidade estrutural de um navio deveria ser considerada como um problema estocástico sob condições ambientais bem caracterizadas. A metodologia probabilística, baseada em estatística e incertezas, oferece uma melhor perspectiva dos fenômenos reais que acontecem na estrutura dos navios. Esta pesquisa tem como objetivo apresentar resultados de confiabilidade estrutural em projetos e planejamento da manutenção para a chapa do fundo dos cascos dos navios, as quais são submetidas a esforços variáveis pela ação das ondas do mar e da corrosão. Foram estudados modelos estatísticos para a avaliação da estrutura da viga-navio e para o detalhe estrutural da chapa do fundo. Na avaliação da estrutura da viga-navio, o modelo desenvolvido consiste em determinar as probabilidades de ocorrência das solicitações na estrutura, considerando a deterioração por corrosão, com base numa investigação estatística da variação dos esforços em função das ondas e a deterioração em função de uma taxa de corrosão padrão recomendada pela DET NORSKE VERITAS (DNV). A abordagem para avaliação da confiabilidade dependente do tempo é desenvolvida com base nas curvas de resistências e solicitações (R-S) determinadas pela utilização do método de Monte Carlo. Uma variação estatística de longo prazo das adversidades é determinada pelo estudo estatístico de ondas em longo prazo e ajustada por uma distribuição com base numa vida de projeto conhecida. Constam no trabalho resultados da variação da confiabilidade ao longo do tempo de um navio petroleiro. O caso de estudo foi simplificado para facilitar a obtenção de dados, com o objetivo de corroborar a metodologia desenvolvida. / Engineering is the science that transforms the processes of the applied science to real facts. Our world is surrounded by these achievements and it is necessary that people feel comfortable with them. Thus, safety becomes an important factor that must be considered in any design. In the engineering of ships, a satisfactory level of security and consequently a correct structural design is currently based on deterministic approaches aiming to obtain structures able to withstand the loads worst-case scenario over a period of time. The main loads in the structure of a ship is due to the action of nature (wind, waves, currents and storms), or even mistakes made by humans (internal explosions, external explosions and collisions). Due to the randomness of these events, the structural reliability of a ship should be considered as a stochastic environmental problem under specific conditions. The probabilistic approach based on statistical uncertainties provides a better perspective of the real phenomena that occur in the structure of the ships. This research has the objective of presenting results of structural reliability in projects and maintenance planning for the bottom plate of the ship hull, which is subjected to varying efforts by the action of the shock waves of the sea and thickness reduction due to corrosion effects. Statistical evaluations were performed for the hull-girder structure and the structural detail of the bottom plate. In the evaluation of the hull-girder model, the objective of the developed method is to determine the probability of occurrence of loads that support the structure, considering the deterioration due to corrosion. The wave loads occurrence have been defined on measurements of wave heights from buoy at the Perus sea and deterioration of bottom plate due to corrosion rate defined by Det Norske Veritas (DNV) standard. The approach for assessing the time-dependent reliability is developed based on resistance and solicitations curves (R-S), determined using the Monte Carlo method. A statistical variation in long-term adversities is determined by statistical analysis of waves in long term and adjusted by a distribution based on life of known design. The study presents results of the variation of the reliability over time for an oil-tanker ship. The case of study was simplified to facilitate the acquisition of data for the purpose of corroborating the developed methodology.

O efeito bactericida de íons cobre é bem conhecido; no entanto a atividade inibitória depende diretamente da concentração desses íons no material base. Contudo, essa concentração deve ser controlada, pois o excesso destes íons pode ser tóxico e além disso, a implantação de cobre pode comprometer a resistência a corrosão do substrato metálico. A propriedade bactericida é desejável para aplicação em ligas metálicas empregadas em diversos setores, na assepsia de materiais que tenham contato direto com subprodutos que necessitam alta pureza e com baixíssimos índices de contaminação. O aço inoxidável austenítico AISI 304 é amplamente utilizado devido às suas propriedades mecânicas e de resistência à corrosão. Considerando isso, o aço AISI 304 é o foco do presente estudo, mesclando as características anticorrosivas naturais com a assepsia oligodinâmica proveniente da dopagem com íons de cobre. Nesse sentido, avaliou a resistência à corrosão do aço inoxidável AISI 304 com diferentes doses de cobre implantado (1015 íons.cm-2 e 1016 íons.cm-2) por monitoramento do potencial de circuito aberto e voltametria cíclica em uma solução eletrolítica de NaCl 3,5 % em peso. Através de simulações computacionais, previu-se que nos parâmetros escolhidos, a profundidade de implantação dos íons no substrato atingiu até 40 nm da superfície, com uma concentração de pico, maior teor de cobre, na profundidade de 12 nm. As amostras com doses de 1015 íons.cm-2 de cobre apresentaram o potencial de pites semelhante ao aço inoxidável austenítico AISI 304 sem implantação de Cu. Na análise de EDS observou-se que as áreas que não sofreram corrosão, apresentaram melhor distribuição dos elementos de liga e do cobre implantado em comparação com as regiões com maior incidência de pites. A maior intensidade de pites foi encontrada para a amostra com maior dose de cobre implantado (1016 íons.cm-2 de cobre). / The bactericidal effect of copper ions is well known; however, the inhibitory activity depends directly on the concentration of these ions in the base material. However, this concentration should be controlled because the excess of these ions can be toxic and the implantation of copper may compromise the corrosion resistance of the metal substrate. The bactericidal property is desirable for application in metal alloys used in the several sectors, in the asepsis of materials that have direct contact with by-products that require high purity and with very low contamination rates. The AISI 304 austenitic stainless steel is widely used because of its mechanical properties and corrosion resistance. Considering this, the AISI 304 is the focus of the present study, mixing the natural anticorrosive characteristics with the oligodynamic aseptic from the copper ions doping. The corrosion resistance of AISI 304 stainless steel with different doses of implanted copper (1015 ions.cm-2 and 1016 ions.cm-2) was evaluated by monitoring the open circuit potential and cyclic voltammetry in an electrolytic solution of NaCl 3,5% by weight. Through computational simulations, it was predicted that in the chosen parameters, the implantation depth of the ions in the substrate reached up to 40 nm from the surface, with a peak concentration, higher copper content, at the depth of 12 nm. The samples with doses of 1015 ions.cm-2 of copper had the pit potential similar to the austenitic stainless steel AISI 304 without implantation of Cu. In EDS analysis, it was observed that the areas that did not undergo corrosion had better distribution of the alloying elements and of the implanted copper compared to the regions with a higher incidence of pitting. The highest pitting intensity was found for the sample with the highest dose of implanted copper (1016 ions.cm-2 copper).

É crescente a preocupação mundial com a durabilidade e o atendimento da vida útil de projeto estabelecida pelas normativas para estruturas de concreto armado. Desta maneira, torna-se fundamental a utilização de modelos representativos dos processos de degradação para uma correta previsão da vida útil deste tipo de estrutura. Isto posto, esta pesquisa teve como objetivo a validação, com base em dados de exposição natural, do modelo para a previsão da vida útil de estruturas de concreto armado proposto por Andrade (2001). Para esta validação foram coletados dados na literatura referentes à penetração de cloretos em estruturas de concreto e foram obtidos dados experimentais da concentração de cloretos em prismas de concreto e argamassa moldados com cimento CP II – F, CP III, CP IV e CP V – ARI, com relações a/c de 0,45, 0,55 e 0,65, expostos por um período de 3, 2 e 1 ano, respectivamente, em ambiente protegido e desprotegido da chuva em zona de atmosfera marinha, na cidade de Vitória. Também foram avaliados os perfis de cloretos de blocos de concreto moldados com cimento CP IV, CP V, CP V + 5% SA e CP V + 10% SA e relações a/c de 0,45, 0,55 e 0,65, que permaneceram expostos por 9 anos na cidade de Tramandaí. Paralelamente, foram avaliadas a influência do tipo de cimento, da relação a/c, da condição de exposição (protegido e desprotegido da chuva) e da adição de sílica ativa na penetração de cloretos em matrizes cimentícias, bem como a diferença desta penetração em concretos e argamassas moldados com os mesmos materiais e relações a/c. Para isto foram retiradas, dos prismas e blocos de concreto e argamassa, amostras sob a forma pulverulenta, para posterior determinação da concentração de cloretos utilizando o equipamento CL - 2000 da NDT James Instruments. Os resultados obtidos indicaram que o tipo de cimento que determinou maiores concentrações de cloretos foi o CP III; que prismas de concreto tendem a apresentar concentrações superiores aos de argamassa, em função da existência da zona de transição entre a pasta e o agregado graúdo. No tocante à corrosão de armaduras desencadeada por cloretos, o ambiente desprotegido mostrou-se mais danoso; a utilização de teores de sílica ativa em percentuais de 5 e 10% é eficiente na redução do ingresso de cloretos; baixas relações a/c apresentaram concentrações superficiais mais elevadas, em contrapartida, a medida que a profundidade em relação à superfície do concreto aumenta, há uma redução nestes teores. Por fim, em relação à validação do modelo de Andrade (2001) constatou-se que, para os dados com pequenos tempos de exposição, o modelo apresentou níveis de resposta similares à penetração de cloretos in situ, com bons resultados dentro de um faixa de variação de 35%, associados a diferenças máximas de apenas 4,6 mm entre os valores observados e calculados. Para os dados com tempos de exposição superiores, as diferenças foram expressivas, indicando a necessidade de um ajuste no sentido de melhor descrever o crescimento da concentração superficial ao longo do tempo. / International concern about durability and service life design established by regulations is growing. Therefore, the use of representative models of degradation processes for a correct prediction of service life of reinforced concrete structures become fundamental. Moreover, this research aimed to validate, based on natural exposure data, the model for the prediction of service life of reinforced concrete structures proposed by Andrade (2001). For this validation, data were collected in the literature regarding the chloride penetration in concrete structures and experimental data were obtained in concrete and mortar prisms molded with cement CP II – F, CP III, CP IV and CP V, with w/b ratios of 0,45, 0,55 and 0,65, exposed for a period of 3, 2 and 1 year, respectively, in a rainfall protected and unprotected environment in a marine atmosphere zone, in the city of Vitória. The profiles of concrete blocks molded with cement CP IV, CP V, CP V + 5% SA and CP V + 10% SA, and w/b ratios of 0,45, 0,55 and 0,65, who remained exposed for 9 years in the city of Tramandaí, were also evaluated. At the same time, were evaluated the influence: of the cement type, the w/b ratio, the exposure condition (protected and unprotected from rainfall) and the addition of silica fume in chloride penetration in cementitious matrixes, as well as the difference of this penetration in concretes and mortars molded with the same materials and w/b ratios. For this purpose, pulverulent samples were removed from the prisms and blocks of concrete and mortar for further determination of chloride concentration using the CL – 2000 equipment of the NDT James Instruments. The results indicated the type of cement with highest chloride concentrations was CP III; that concrete prisms tend to have higher concentration than mortar, due to the exist of the transition zone between the past and the coarse aggregate; with regard to corrosion triggered by chlorides the unprotected environment is more damaging; the use of silica fume in percentages of 5 and 10% is efficient to reduce the chloride ingress; low w/b ratios showed higher surface concentration, in contrast, as the depth in relation to the concrete surface increases, there is a reduction in theses contents. Finally, in relation to the validation of Andrade´s model (2001), it was found that, for data with small exposure times, the model showed similar response levels to chloride penetration in situ, with good results within a range of variation of 35%, associated with maximum differences of only 4,6 mm between the observed and calculated values. For the data with longer exposure times, the differences were expressive, indicating the need for an adjustment in order to best describe the growth of the surface concentration over time.

O principal objetivo deste trabalho é a obtenção de trilhas com largura de dezenas de microns de Poli(N-vinilcarbazol) (PVK). Essas trilhas terão uma possível utilização em conjunto com outros materiais poliméricos como camada condutora na obtenção de um dispositivo semicondutor com material totalmente orgânico. O polímero escolhido foi o PVK, obtido a partir da síntese do monômero de N-vinilcarbazol, utilizando a técnica de polimerização radical livre viva, na presença do iniciador bimoleculares TEMPO (2,2,6,6-terametilpiperidinil-1-óxi)/BPO (peróxido de benzoíla) na razão molar 1:1,33. Além disso, a massa molar de 50.000g/mol para o PVK foi escolhida, previamente, devido às suas boas características elétricas condutoras, quando dopadas com perclorato de lítio. Para a remoção e definição de geometria do PVK foi usada a técnica de plasma etching por ser um processo limpo, de fácil manuseio e grande possibilidade de controle de parâmetros, além da possibilidade de usar diversos gases. Por outro lado, os parâmetros de corrosão, através de plasma de oxigênio foram modificados com a finalidade de obter uma condição ideal para o processo de remoção e em seguida o polímero foi caracterizado novamente, verificando as possíveis mudanças nas características físico-químicas resultante do processo. Testes com a corrosão em ambiente úmido com tolueno, também foram realizados para verificar as condições favoráveis e desfavoráveis nas técnicas de corrosão e as suas compatibilidades com os diversos materiais utilizados. Por fim, nas caracterizações elétricas e físico-químicas, geometrias pré-determinadas foram utilizadas para permitir estudos de parâmetros de análise, como a definição dos limites mínimos das geometrias, efeitos de borda, limite mínimo de largura de linha, taxa de remoção, excesso de remoção e a condutividade elétrica. / The main objective of this work is to obtain trails with ten microns width of Poly (N-vinylcarbazole) (PVK). These trails will have a possible use in set with other polymeric materials as conducting layer in the attainment of a device semiconductor with total organic material. The polymer studied was the PVK from the synthesis of vinylcarbazole monomer, using the method called living free radical in the presence of a bimolecular system of initiators BPO (benzoyl peroxide) and TEMPO (2,2,6,6-tetramethylpiperidinyloxy). The 50.000g/mol molar mass was used previously, resulted of its good conducting electric characteristics when doped with lithium percolate. To remove and to define the PVK geometry, the plasma technique was used because it is a clean, easy and rapid process, many possibility of parameters control and possibility to use several gas. Using oxygen plasma, the corrosion parameters had been modified to get the best condition to remove all PVK film without modifies the photoresist film. After the process, the polymer was characterized again to verify the possibility of changes in the physicist-chemistries characteristics of the PVK film. The wet corrosion using toluene had been made to verify the parameters and conditions in the techniques to remove the PVK films and its compatibilities with the other materials used as photoresist, aluminum etc. In the electric, optical and physicist-chemistries characterizations, some predetermined geometries had been used to study and to analyze parameters as the definition and the minimum limits of the geometries, effect of edge, the minimum width, the corrosion rate, excess of corrosion and the electric conductive.

Nesse trabalho foi desenvolvido um software para simular a corrosão anisotrópica do silício, tendo como base o comportamento desta corrosão em soluções alcalinas (KOH). Esse software foi escrito na linguagem C++ para diversas plataformas e possui dois módulos básicos que são a Biblioteca de classes (denominada autosim) e uma Interface Gráfica (denominada AutoMEMS). A API desenvolvida possui classes que implementam 3 modelos de simulação da corrosão que se baseiam no modelo matemático do autômato celular, que são o Autômato Convencional, Estocástico e Contínuo. Por usar o autômato celular, permite realizar a simulação da corrosão do silício usando filme de mascaramento na frente e nas costas do substrato, os quais também podem conter geometrias arbitrárias. Além disso, a API implementa ferramentas de visualização que tem como objetivo, simplificar e representar as informações contidas nas matrizes de estados. Um exemplo de ferramenta de visualização é a ferramenta de detecção de contornos que analisa cada camada da matrizes e no final, cria todos os contornos encontrados. E por último, a biblioteca autosim fornece classes para a construção de outros autômatos celulares. A Interface Gráfica fornece ferramentas de desenhos para a construção de máscaras para as simulações e também, fornece ferramentas para configurar todos os parâmetros envolvidos na simulação. E por último, a Interface Gráfica visualiza todo o resultado da simulação numa janela gráfica 3D. O programa simula desde geometrias simples como quadrados, cruzes, L, cantilevers até geometrias mais complexas como uma estrutura de Wagon Wheel em formato de uma rosa dividida em ângulos de 1°. Também, permite definir matrizes de células de diversos tamanhos, desde matrizes pequenas (com 200x200x100 células) até matrizes gigantescas (com 4000x4000x100 células). Para matrizes pequenas, a simulação e detecção de contornos ocorre em tempo real, mas para matrizes maiores, esse tempo pode se estender a várias horas de processamento computacional, apesar de que, maiores quantidades de células melhoram a resolução da simulação. Todas as simulações realizadas possuem boa concordância com os resultados experimentais. Por exemplo, o aparecimento de cantos vivos convexos que ocorre na corrosão de uma ilha quadrada é prevista no simulador, o aparecimento de paredes inclinadas com orientação cristalográfica também é prevista pelo simulador de corrosão. / This work was developed a software for simulate the anisotropic etching silicon, based on the behavior this etch in alkaline solutions (KOH). The software was written in language C++ for various platforms and has two basic modules that are the library of classes (called autosim) and an Graphical Interface (called AutoMEMS). The API developed has classes that implement three models of etch simulation that based on mathematical model of cellular automata, that are the Conventional Automata, Stochastic and Continuous. To use the cellular automata, allows perform the anisotropic etching silicon simulation using masking film in front and back of substrate, which too may contain arbitrary geometrics. Also, the API implement tools of visualization that as objective, simplify and represent the informations contained in state matrix. A example of visualization tools is a tool of detection of contours that analyzes each layer of matrixs and in end, create all the contours found. And finally, the library autosim provides for construction of other cellular automatas. The Graphical Interface provides tools of drawing for construction of masks for simulations and too, provides tools for configure all parameters involved in simulation. And finally, a Graphical Interface view all the results of simulation in graphical window 3D. The software was simulation since simply geometries as square, cross, L, cantilevers until geometries more complex as a struture of Wagon Whell in format of a rose and divide in angle of 1° degree. Too, allows define matrixs of cells of various sizes, since small matrixs (with 200x200x200 cells) until big matrixs (with 4000x4000x100 cells). For small matrixs, the time of simulation and detection of contours is real-time, but, for big matrixs, this time can a several hours of computational processing, despite the fact that more quantities of cells improve the simulation resolution. All simulations fulfilled has good concordance with experimetals results, for example, the appearance of life corner convex that occurs in etching of island square and provided in simulator, the apperance of sloping walls with cristalographic orientation too and provided by simulator of etching.

Neste trabalho, a investigação das propriedades de proteção proporcionadas por novos tratamentos de preparação da superfície do alumínio visando substituição de tratamentos prejudiciais ao meio ambiente e à saúde humana, foi realizada. Foram avaliados os seguintes tratamentos: passivação à base de cromo trivalente, tratamento com moléculas auto-organizáveis (Self Assembling Molecules-SAM), tratamento de imersão em água em ebulição para crescimento de óxido sobre o alumínio, imersão em água em ebulição com aditivos, especificamente, partículas de zircônia (ZrO2) e íons de cério. A combinação destes últimos tratamentos com o tratamento com moléculas autoorganizáveis também foi estudada. Foi também testado o efeito do tratamento da superfície do alumínio comercialmente puro (AA1050) com complexos de Flúor/Zircônio [ZrF6]-2. A resistência à corrosão do alumínio com os vários tratamentos foi avaliada por diversas técnicas, especificamente ensaios acelerados em câmara de névoa salina, segundo norma ASTM B-117, técnicas eletroquímicas e de microscopia eletrônica de varredura (MEV). As técnicas eletroquímicas adotadas foram medidas de potencial de circuito aberto (PCA) em função do tempo, espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e curvas de polarização, anódica e catódica. Os resultados mostraram que os tratamentos à base de Zr, seja com partículas nanocerâmicas (ZrO2) ou complexos de Flúor/Zircônio [ZrF6]-2, não resultaram em aumento na resistência à corrosão do alumínio, o que ficou evidente pelos ensaios de névoa salina. O tratamento com moléculas auto-organizáveis da superfície desengraxada e desoxidada também não mostrou efeito favorável na proteção contra a corrosão do alumínio. O tratamento de imersão em água em ebulição causou a formação de um filme de óxi-hidróxido poroso que favoreceu o ataque localizado na forma de corrosão por pites nas regiões de defeitos/porosidades. O tratamento com moléculas auto-organizáveis após tratamento de imersão em água fervente, por sua vez, produziu melhoria nas propriedades de proteção da camada superficial mostrando a importância da camada de oxi-hidróxido na adsorção de moléculas auto-organizáveis. O tratamento de passivação à base de cromo trivalente adotado resultou em superfície com maior resistência à corrosão que a superfície do alumínio tratada com passivante à base de cromo hexavalente mostrando que a passivação com cromo trivalente é uma alternativa viável e equivalente àquela associada com substância tóxica e poluente, como é o caso do cromo hexavalente. O tratamento associado com as melhores características de proteção contra a corrosão do alumínio AA1050 foi o de imersão em água fervente contendo íons de cério, os quais foram incorporados ao filme de oxi-hidróxido. A presença destes íons na camada de oxi-hidróxido levou à formação de precipitados de hidróxido de cério nas regiões catódicas devido ao aumento localizado da alcalinidade. A combinação deste tratamento com o tratamento com moléculas auto-organizáveis causou a deterioração das propriedades da camada superficial ao diminuir a tendência à formação dos precipitados de cério que conferem proteção nas regiões de atividade de corrosão. A combinação de ensaios acelerados de névoa salina, técnicas eletroquímicas e avaliação por microscopia eletrônica de varredura permitiram a seleção de tratamentos de modificação da superfície do alumínio que resultam em maior resistência à corrosão. / In this study, the protective properties provided by new surface treatments for aluminum aiming the replacement of treatments that are harmful to the environment and human health, have been evaluated. The following treatments were investigated: passivation in solution with trivalent chromium ions, surface modification with self assembling molecules (SAM), immersion in boiling water for oxide growth, immersion in boiling water with additives, specifically zirconia (ZrO2) particles and cerium ions. The combination of these latter treatments along with the treatment with self assembling molecules was also investigated. The effect of surface treatment of commercially pure aluminum (AA1050) with fluor/zirconium complexes [ZrF6]-2 was also tested. The corrosion resistance of the various surface treatments was evaluated by various techniques, specifically, salt spray test according to ASTM B-117 standard, electrochemical techniques and scanning electron microscopy, (SEM). The electrochemical techniques used were open circuit potential measurements as a function of immersion time, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and polarization curves, both anodic and cathodic. The results showed that the treatment based on Zr, either with nanoceramic zirconia particles (ZrO2) or fluor/zirconium complexes [ZrF6]-2, did not increase the aluminum corrosion resistance, and this was evidenced by the salt spray tests. Immersion of degreased and deoxidized aluminum surface in solution with selfassembling molecules did not increase corrosion resistance. The treatment of immersion in boiling water for oxide growth resulted in the formation of a porous oxy-hydroxide film that assisted localized attack as pitting corrosion at the surface. The surface treatment with self-assembling molecules after immersion in boiling water for oxide growth, in turn, produced a surface layer with improved corrosion protection properties that showed the importance of an oxy-hydroxide surface layer for adsorption of self-assembling molecules. The passivation treatment based on trivalent chromium led to a surface with better corrosion resistance than that treated in a passivating solution based on hexavalent chromium. This result shows that the former is a viable alternative to replace hexavelent chromium process that is toxic and environmentally harmful. The surface treatment that produced the best corrosion performance of the aluminum AA1050 among the tested ones was the immersion in boiling water with cerium ions added which were incorporated in the oxy-hydroxide layer. The presence of the cerium ions in the surface layer led to the precipitation of cerium hydroxide at the cathodic areas due to the localized increase in alkalinity. The association of this treatment with self-assembling molecules caused deterioration of the properties of the surface layer due to the decreased susceptibility to form cerium precipitates that offer corrosion protection at the active corrosion sites. The use of salt spray tests associated with electrochemical methods and scanning electron microscopy permitted the selection of treatments for surface modification of aluminum that lead to increased corrosion resistance.

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.

Esta tese é composta de três partes : (1) Instalação e calibração do processo de oxidação úmida do silício no laboratório de micromecânica do LAS; (2) um estudo da corrosão do Si (100) e do SiO2 em soluções de KOH, assistida por ultra-som de 25 kHz e (3) formulação matemática do problema da determinação do diagrama completo de velocidades de corrosão. A primeira parte envolveu o projeto e montagem de partes de um forno de oxidação, teste e consertos dos módulos de potência e controladores originais de temperatura, de 3 zonas, e a eventual substituição destes últimos por novos controladores, com alteração do método de controle. Foram caracterizados os perfis de temperatura para ajustes de "ponto de operação" apropriados para a obtenção de perfis planos de temperaturas de 999,5oC e 1099,0oC na região central do tubo. Os resultados obtidos com a oxidação de lâminas a essas temperaturas e vários intervalos de tempo mostraram que foi obtido o regime de saturação de reagentes. Na segunda parte deste trabalho foram usadas amostras de silício oxidadas e mascaradas litograficamente para medir com precisão as taxas de corrosão do silício e do óxido e a rugosidade das superfícies corroídas, para várias composições de soluções de KOH e várias temperaturas, na presença ou não de ultra-som. O ultra-som não afetou significativamente as taxas de corrosão do silício e do óxido, e da mesma maneira que, sem o ultra-som, a taxa de corrosão na presença de ultra-som dependeu da temperatura segundo uma lei de Ahrrenius. Em alguns casos, a variação da taxa foi da mesma ordem de grandeza que a dispersão das medidas. Porém, o ultra-som afetou significativamente o acabamento das superfícies, diminuindo a rugosidade em alguns casos em até 4,6 vezes. Na terceira etapa foi desenvolvida uma estratégia para a determinação do diagrama de velocidades de corrosão a partir de medidas de profundidade de cavidades de corrosão através de janelas na forma de paralelogramos.

A junção por difusão em argônio é uma técnica cujo sucesso depende da otimização de determinados parâmetros. No presente trabalho, executado sobre o aço inoxidável AISI 304L, reporta-se um estudo desses parâmetros e dos mecanismos de junção por difusão. Foram escolhidos os parâmetros gerais para junção (pressão e temperatura). Os experimentos foram efetuados nos parâmetros gerais constantes com três tempos diferentes. Três diferentes acabamentos superficiais foram produzidos; a resistência mecânica foi medida pelo ensaio de tração e diversas técnicas de caracterização foram empregadas para descrever a interface. A melhor condição de processo em termos de resistência mecânica foi 1000 C/17MPa durante 40 minutos, correspondendo a s = 552 MPa. Nestas condições não houve redução da resistência mecânica na junta soldada. As peças de aço inoxidáveis 304L foram tratadas durante a operação de solda por difusão. Estes parâmetros não se tornaram sensíveis a um ataque intergranular.As exigências ao estado de superfícies foram as seguintes:- a qualidade da superfície com rugosidade da superfície Ra= 1 até 6 m, pode ser realizada com usinagem fina,- evitar acabamento superficial com processos de atrito, e- preparações superficiais devem ser realizadas pouco antes da soldagem por difusão.