ALCANFOR, Ana Aline Coelho. Estudo da Eletrodeposição de Índio Sobre a Superfície de Cobre em Meio de Cloreto de Colina e Etilenoglicol. 2017. 44 f. Dissertação (Mestrado em Química)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Anderson Silva Pereira (anderson.pereiraaa@gmail.com) on 2017-07-13T18:39:26Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_aacalcanfor.pdf: 1362156 bytes, checksum: 704f74929d98655a8a0357c4a44503de (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2017-07-13T19:19:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_dis_aacalcanfor.pdf: 1362156 bytes, checksum: 704f74929d98655a8a0357c4a44503de (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-13T19:19:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_dis_aacalcanfor.pdf: 1362156 bytes, checksum: 704f74929d98655a8a0357c4a44503de (MD5) Previous issue date: 2017 / The electrodeposition of In on Cu substrate was investigated using 0.05 mol L–1 InCl3 dissolved in a mixture of choline chloride (ChCl) and ethylene glycol (EG), in molar ratio of 1:2 (1ChCl:2EG DES + InCl3 0,05 mol L–1), at temperatures of 25, 45, 65 e 80 °C. Analysis of the current-time curves using the Scharifker-Hills model indicated that the In deposition on Cu electrode occurred by the mechanism of progressive nucleation. Morphological examination showed that from 25 to 65 °C electrodeposited consisted of In grains and rods. The elevation of the temperature to 80 °C favors the formation of In rods. XRD results revealed the presence of the crystalline phase of CuIn and the phase of In with preferential orientated in the (101) planes. / A eletrodeposição de índio sobre substrato de cobre foi investigada usando 0,05 mol L–1 de InCl3 dissolvido em uma mistura de cloreto de colina (ChCl) e etilenoglicol (EG), numa razão molar de 1:2 (1ChCl:2EG DES + InCl3 0,05 mol L–1), nas temperaturas de 25, 45, 65 e 80 °C. A análise das curvas de corrente-tempo, aplicando o modelo de Scharifker-Hills indicou que a eletrodeposição de índio sobre cobre ocorre por um mecanismo de nucleação progressiva. A análise morfológica demonstrou que de 25 a 65 °C os eletrodepósitos consistiam em grãos e barras de índio. A elevação da temperatura para 80 ºC favorece a formação de barras de índio. Os resultados de DRX revelaram a presença da fase cristalina de CuIn e da fase de In com crescimento preferencial no plano (101).

URCEZINO, Amanda da Silva Cardoso. Eletrodeposição de Níquel e Ligas Níquel-Ferro em Solventes Eutéticos Baseados em Cloreto de Colina. 2017. 115 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Celia Sena (celiasena@dqoi.ufc.br) on 2017-07-18T19:55:07Z No. of bitstreams: 1 2017_tese_ascurcezino.pdf: 8660250 bytes, checksum: d07756b12356ceb9a7322b0d8e295113 (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2017-07-19T19:20:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_tese_ascurcezino.pdf: 8660250 bytes, checksum: d07756b12356ceb9a7322b0d8e295113 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-19T19:20:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_tese_ascurcezino.pdf: 8660250 bytes, checksum: d07756b12356ceb9a7322b0d8e295113 (MD5) Previous issue date: 2017 / The aim of this work was the study of electroplating of Ni and Ni-Fe alloys onto Cu, using two deep eutectic solvents based on choline chloride (ChCl), composed by ChCl and ethylene glycol (EG) or urea (U), in the 1ChCl:2 (EG or U) molar ratio, replacing the water. Thus, they were used the techniques of UV-Vis absorption spectroscopy (UV-Vis), cyclic voltammetry (CV), chronoamperometry, scanning electron microscopy (SEM) coupled to the dispersive X-ray spectroscopy (EDX), linear polarization and Raman spectroscopy. The UV-Vis spectra showed that both the nickel as iron formed complexes with ligands EG or U. CV studies evidenced that ChCl:2U exhibited greater sensitivity to moisture than ChCl:2EG. The temperature increase from 25 °C to 70 °C favored the electrochemical processes kinetics by increasing the current values, both in the absence such as in the presence of metals, as well as shifted the reduction potentials, from −1.25 V to −0.91 V in ChCl:2U and from −1.07 V to −0.92 V in ChCl:2EG. The voltammograms obtained in the presence of nickel showed the existence of a cathodic process associated with its reduction and a nucleation loop, whose overpotential diminished with increasing temperature, from 0.32 V to 0.21 V in ChCl:2U and from 0.38 V to 0.36 V in ChCl:2EG. The voltammograms obtained in the presence of nickel and iron in ChCl:2U showed two processes, one (−0.90 V) associated with the reduction of nickel and the other, to the iron (−1.12 V). In ChCl:2EG, a third process was defined with increased iron concentration, suggesting that the reduction of this metal occurs in more of a step. The diffusion coefficients of nickel ranged from 2.2 × 10−9 cm2 s−1 (25° C) to 3.7 × 10−8 cm2 s−1 (70° C) in ChCl:2U and 1.3 × 10−8 cm2 s−1 (25° C) to 5.8 × 10−8 cm2 s−1 (70° C) in ChCl:2EG. The nucleation and growth process of nickel on copper was determined as progressive in ChCl:2U and instantaneous in ChCl:2EG by applying the model of Scharifker and Hills. The results of SEM and EDX showed that there was film deposition of Ni and Ni-Fe in both solvents and that films obtained using ChCl:2U were homogeneous, while those obtained in using ChCl: 2EG presented cracks. The increase of current density led to the decrease in deposition efficiency (from 96 % to 61 %, for example). Polarization curves showed that the increase in the amount of iron in coatings from 0 to 43.3 % caused a decrease in resistance to polarization, whose values ranged from 3.0 to 13.8 kΩ cm2. / O objetivo deste trabalho foi o estudo da eletrodeposição de Ni e de ligas Ni-Fe sobre Cu, utilizando dois solventes eutéticos baseados em cloreto de colina (ChCl, do inglês choline chloride), compostos por ChCl e etilenoglicol (EG) ou ureia (U), na proporção molar 1ChCl:2(EG ou U), em substituição à água. Assim, utilizou-se as técnicas de espectroscopia de absorção na região do ultravioleta e do visível (UV-Vis), voltametria cíclica (VC), cronoamperometria, microscopia eletrônica de varredura (MEV) acoplada à espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDX), polarização linear e espectroscopia Raman. Os espectros de UV-Vis mostraram que tanto o níquel como o ferro formaram complexos com os ligantes EG ou U. Os estudos de VC evidenciaram que o ChCl:2U foi mais sensível à umidade que o ChCl:EG. O aumento da temperatura de 25 °C para 70 °C favoreceu a cinética dos processos eletroquímicos, aumentando os valores de corrente, tanto na ausência como na presença dos metais, além de deslocar os potenciais de redução, de −1,25 V para −0,91 V em ChCl:2U e de −1,07 V para −0,92 V em ChCl:2EG. Os voltamogramas obtidos na presença de níquel evidenciaram a existência de um processo de catódico associado à sua redução e do laço de nucleação, cujo sobrepotencial diminuiu com o aumento da temperatura, de 0,32 V para 0,21 V em ChCl:2U e de 0,38 V para 0,36 V em ChCl:2EG. Os voltamogramas obtidos na presença de níquel e ferro em meio de ChCl:2U mostraram dois processos, sendo um (−0,90 V) associado à redução do níquel e o outro, à do ferro (−1,12 V). Em meio de ChCl:2EG, um terceiro processo definiu-se com o aumento da concentração de ferro, sugerindo que a redução desse metal ocorre em mais de uma etapa. Os coeficientes de difusão do níquel variaram de 2,2 × 10−9 cm2 s−1 (25 °C) a 3,7 × 10−8 cm2 s−1 (70 °C) em ChCl:2U e de 1,3 × 10−8 cm2 s−1 (25 ºC) a 5,8 × 10−8 cm2 s−1 (70 °C) em ChCl:2EG. O processo de nucleação e crescimento de níquel sobre cobre foi caracterizado como progressivo em ChCl:2U e instantâneo em ChCl:2EG, pelo modelo de Scharifker-Hills. Os resultados de MEV e EDX mostraram que houve deposição de filmes de Ni e Ni-Fe em ambos os solventes e que aqueles obtidos em ChCl:2U mostraram-se homogêneos, já os obtidos em ChCl:2EG apresentaram trincas. O aumento da densidade de corrente levou à diminuição da eficiência de deposição (de 96 % para 61 %, por exemplo). As curvas de polarização mostraram que o aumento da quantidade de ferro de 0 a 43,3 % nos filmes levou à diminuição na resistência à polarização, que variou de 3,0 a 13,8 kΩ cm2.

Neste trabalho foi medida a tenacidade à fratura de quatro ligas fundidas com composição química base do aço AISI M2 – uma de composição química convencional (liga I), e as demais modificadas por adições de nitrogênio (liga II), cério (liga III) e antimônio (liga IV) – submetidas a tratamentos térmicos visando a decomposição do carboneto M2C, a esferoidização e engrossamento dos carbonetos produto M6C e MC, em altas temperaturas e por diversos tempos. A metodologia empregada nesta avaliação da tenacidade à fratura foi a dos corpos de prova curtos com entalhe chevron segundo ASTM E 1304-97, de forma a superar a necessidade do pré-trincamento por fadiga, procedimento de difícil controle e custoso em materiais como os aços rápidos temperados e revenidos. Verificou-se que a metodologia utilizada para obtenção e ensaio de corpos de prova chevron foi de fácil execução (comparada à metodologia convencional) permitindo grande número de experimentos. Para verificar a consistência dos resultados, em algumas condições, também se utilizou a metodologia convencional segundo a ASTM E 399-90, cujo pré-trincamento foi feito utilizando os procedimentos propostos por Harris e Dunegan. Os resultados obtidos para os aços fundidos foram correlacionados com os obtidos para outros aços rápidos convencionais (VM2, M2 Thyssen) e um aço rápido sinterizado (SINTER 23). A microestrutura foi caracterizada utilizando-se técnicas de ataques metalográficos diferenciais, metalografia quantitativa manual e computadorizada e microscopia eletrônica de varredura. A avaliação microestrutural indica que não ocorreu precipitação eutética do carboneto M6C, em nenhuma das ligas fundidas. O carboneto M2C apresenta morfologia tanto irregular (plaquetas – tipo 1) quanto regular-complexa (lamelas – tipo 2). As ligas I, III e IV, apresentaram a predominância da morfologia tipo 1 enquanto que a liga II modificada pelo nitrogênio, apresentou apenas a morfologia tipo 2. O carboneto MC apresentou-se com morfologia regular-complexa. Medidas do espaçamento interdendrítico indicam que não houve influência significativa dos elementos modificadores sobre este parâmetro. Ensaios de resistência à flexão, indicam pouca influência dos elementos modificadores, mas forte influência dos tratamentos térmicos sobre o limite de resistência à ruptura transversal do aço fundido. Em todas as ligas, a resistência à flexão cresceu com o tempo de tratamento a 1200°C, bem como com a temperatura de decomposição em tratamentos por 2 horas. Análise das fraturas por microscopia eletrônica de varredura indicou que o crescimento das trincas se deu na região interdendrítica. O aço convencional apresentou resistência à ruptura transversal muito superior à dos aços fundidos. Os ensaios de tenacidade à fratura apresentaram resultados compatíveis com a literatura para os aços AISI M2 convencional e SINTER 23. Os resultados obtidos para o aço fundido, indicam queda nos valores de tenacidade à fratura nos materiais tratados a 1050°C com o avanço do tempo de tratamento; pouca variação dos valores com o tempo nas amostras tratadas a 1150°C; e aumento significativo da tenacidade à fratura com o tempo de tratamento a 1200°C. Os valores de tenacidade obtidos para os aços rápidos fundidos foram mais elevados que os obtidos para os materiais trabalhados e para o material sinterizado. / Fracture Toughness of four cast alloys with chemical composition based on the High-Speed Steel AISI M2 were measured. One of the alloys (alloy I) had the conventional AISI M2 composition, while the other three were modified by the addition of N (alloy II), Ce (alloy III) and Sb (alloy IV). The cast alloys were heat-treated in order to promote the decomposition of the M2C carbide as well as spheroidize and coarsen the product M6C e MC carbides. The method chosen for measuring fracture toughness was based on the use of short rod and bar chevron notched samples, according to ASTM E1304 – 97, in order to evade the need for fatigue pre-cracking, notoriously difficult for High Speed Steels quenched and tempered. The chevron-notch method proved straightforward and allowed for successful testing a great number of specimens. Conventional compact sample fracture toughness, according to ASTM E 399-90, with pre-cracking obtained using Harris-Dunegan drop-weight procedure, was used to validate the results. The results for cast alloys were compared with conventionally produced High Speed Steels (VM2, M2 Thyssen) and with a powder metallurgy High Speed Steel (SINTER 23). Microstructural characterization was performed using selective etching of polished surfaces, manual and automated quantitative metallography and SEM. Microstructural evaluation of as-cast alloys showed that there was no eutectic precipitation of M6C carbides. The M2C carbides show an irregular eutectic morphology (Type 1- plates) as well as a regular-complex eutectic morphology. Measurements of interdendritic spacing did not detect any effect of the modification. The bending test rupture strengths did not vary with the addition of modifying elements, but increased with the time and temperature of decomposition, spheroidization and coarsening of carbides. Rupture strengths increased with the heat-treatment time at 1200°C as well as with increasing temperatures for 2 h heat-treatments. SEM examination of the fracture surfaces showed that crack preferential growth path was interdendritical. Conventional High Speed Steels tested in bending presented better results for the rupture strength than cast steels. Fracture toughness results for M2 conventional steels and for the SINTER 23 steel were similar to the results from the literature. Fracture toughness results obtained for cast steels diminished with increasing decomposition time at 1050°C, did not change much with increasing decomposition time at 1150°C, increased markedly withy increasing decomposition times at 1200°C. The fracture toughness results for the as-cast steels were higher than the results obtained for the wrought steels and for the powder metallurgy steel.

Neste trabalho foi medida a tenacidade à fratura de quatro ligas fundidas com composição química base do aço AISI M2 – uma de composição química convencional (liga I), e as demais modificadas por adições de nitrogênio (liga II), cério (liga III) e antimônio (liga IV) – submetidas a tratamentos térmicos visando a decomposição do carboneto M2C, a esferoidização e engrossamento dos carbonetos produto M6C e MC, em altas temperaturas e por diversos tempos. A metodologia empregada nesta avaliação da tenacidade à fratura foi a dos corpos de prova curtos com entalhe chevron segundo ASTM E 1304-97, de forma a superar a necessidade do pré-trincamento por fadiga, procedimento de difícil controle e custoso em materiais como os aços rápidos temperados e revenidos. Verificou-se que a metodologia utilizada para obtenção e ensaio de corpos de prova chevron foi de fácil execução (comparada à metodologia convencional) permitindo grande número de experimentos. Para verificar a consistência dos resultados, em algumas condições, também se utilizou a metodologia convencional segundo a ASTM E 399-90, cujo pré-trincamento foi feito utilizando os procedimentos propostos por Harris e Dunegan. Os resultados obtidos para os aços fundidos foram correlacionados com os obtidos para outros aços rápidos convencionais (VM2, M2 Thyssen) e um aço rápido sinterizado (SINTER 23). A microestrutura foi caracterizada utilizando-se técnicas de ataques metalográficos diferenciais, metalografia quantitativa manual e computadorizada e microscopia eletrônica de varredura. A avaliação microestrutural indica que não ocorreu precipitação eutética do carboneto M6C, em nenhuma das ligas fundidas. O carboneto M2C apresenta morfologia tanto irregular (plaquetas – tipo 1) quanto regular-complexa (lamelas – tipo 2). As ligas I, III e IV, apresentaram a predominância da morfologia tipo 1 enquanto que a liga II modificada pelo nitrogênio, apresentou apenas a morfologia tipo 2. O carboneto MC apresentou-se com morfologia regular-complexa. Medidas do espaçamento interdendrítico indicam que não houve influência significativa dos elementos modificadores sobre este parâmetro. Ensaios de resistência à flexão, indicam pouca influência dos elementos modificadores, mas forte influência dos tratamentos térmicos sobre o limite de resistência à ruptura transversal do aço fundido. Em todas as ligas, a resistência à flexão cresceu com o tempo de tratamento a 1200°C, bem como com a temperatura de decomposição em tratamentos por 2 horas. Análise das fraturas por microscopia eletrônica de varredura indicou que o crescimento das trincas se deu na região interdendrítica. O aço convencional apresentou resistência à ruptura transversal muito superior à dos aços fundidos. Os ensaios de tenacidade à fratura apresentaram resultados compatíveis com a literatura para os aços AISI M2 convencional e SINTER 23. Os resultados obtidos para o aço fundido, indicam queda nos valores de tenacidade à fratura nos materiais tratados a 1050°C com o avanço do tempo de tratamento; pouca variação dos valores com o tempo nas amostras tratadas a 1150°C; e aumento significativo da tenacidade à fratura com o tempo de tratamento a 1200°C. Os valores de tenacidade obtidos para os aços rápidos fundidos foram mais elevados que os obtidos para os materiais trabalhados e para o material sinterizado. / Fracture Toughness of four cast alloys with chemical composition based on the High-Speed Steel AISI M2 were measured. One of the alloys (alloy I) had the conventional AISI M2 composition, while the other three were modified by the addition of N (alloy II), Ce (alloy III) and Sb (alloy IV). The cast alloys were heat-treated in order to promote the decomposition of the M2C carbide as well as spheroidize and coarsen the product M6C e MC carbides. The method chosen for measuring fracture toughness was based on the use of short rod and bar chevron notched samples, according to ASTM E1304 – 97, in order to evade the need for fatigue pre-cracking, notoriously difficult for High Speed Steels quenched and tempered. The chevron-notch method proved straightforward and allowed for successful testing a great number of specimens. Conventional compact sample fracture toughness, according to ASTM E 399-90, with pre-cracking obtained using Harris-Dunegan drop-weight procedure, was used to validate the results. The results for cast alloys were compared with conventionally produced High Speed Steels (VM2, M2 Thyssen) and with a powder metallurgy High Speed Steel (SINTER 23). Microstructural characterization was performed using selective etching of polished surfaces, manual and automated quantitative metallography and SEM. Microstructural evaluation of as-cast alloys showed that there was no eutectic precipitation of M6C carbides. The M2C carbides show an irregular eutectic morphology (Type 1- plates) as well as a regular-complex eutectic morphology. Measurements of interdendritic spacing did not detect any effect of the modification. The bending test rupture strengths did not vary with the addition of modifying elements, but increased with the time and temperature of decomposition, spheroidization and coarsening of carbides. Rupture strengths increased with the heat-treatment time at 1200°C as well as with increasing temperatures for 2 h heat-treatments. SEM examination of the fracture surfaces showed that crack preferential growth path was interdendritical. Conventional High Speed Steels tested in bending presented better results for the rupture strength than cast steels. Fracture toughness results for M2 conventional steels and for the SINTER 23 steel were similar to the results from the literature. Fracture toughness results obtained for cast steels diminished with increasing decomposition time at 1050°C, did not change much with increasing decomposition time at 1150°C, increased markedly withy increasing decomposition times at 1200°C. The fracture toughness results for the as-cast steels were higher than the results obtained for the wrought steels and for the powder metallurgy steel.