Neste trabalho foi estudada a viabilidade de substituição do níquel presente em banhos de fosfato de zinco para a fosfatização do aço carbono (SAE 1010) por niobatos, ou oxalato de nióbio e amônio (Ox) e benzotriazol (BTAH). A substituição do passivador das camadas de fosfato obtidas, baseado em cromo hexavalente, por um banho passivador contendo Ox, também foi avaliada. Os resultados do presente trabalho mostraram que os compostos de nióbio podem substituir o níquel em banhos de fosfatização com várias vantagens, pricipalmente ambientais. Camadas com melhores propriedades foram obtidas com os banhos em presença de compostos de nióbio, pois um aumento da massa de fosfato depositada com menor tempo de imersão foi observado para estes banhos. Maior resistência à corrosão e maior eficiência de proteção foram obtidas para os revestimentos de fosfato de zinco em presença de niobatos (PZn+Nb) e de oxalato de nióbio e amônio e de benzotriazol (PZn+Ox+BTAH), quando comparados a camada tradicional em presença de níquel (PZn+Ni). As melhores propriedades de proteção, obtidas para os revestimentos testados foram relacionadas à morfologia dos cristais, espessura das camadas e com a menor porosidade dos revestimentos em presença de compostos de nióbio e de benzotriazol. Os resultados obtidos com os passivadores mostraram que o selante à base de Ox pode substituir o constituído por CrO3, mas somente sob determinadas condições de aplicação, aumentando a proteção contra a corrosão do aço carbono promovida pela camada de PZn+Ni. / In the present study, the viability of the substitution of nickel found in some phosphating baths by niobates or by ammonium and niobium oxalate (Ox) with benzotriazole (BTAH), was investigated. The possible substitution of chromium hexavalent as passivating agent by Ox, was also evaluated. The results showed that the niobium compounds might replace the nickel from phosphating baths with many advantages, mainly due to the non toxic properties of these compounds. The phosphate layers obtained in the baths with niobium compounds presented better properties comparatively to that obtained in the nickel containing bath used as reference. The phosphate layers mass obtained in the baths with niobium compounds was superior to that deposited in the nickel containing ones, and were obtained at lower phosphating periods. Increased corrosion resistance and better protection efficiency were associated to the phosphate layers obtained in the baths with niobates (PZn+Nb) or niobium and ammonium oxalate with benzotriazole (PZn+Ox+BTAH), comparatively to that produced in the bath with nickel (PZn+Ni). The better protection properties of the phosphate layers obtained in the niobium compounds and benzotriazole containing solutions were related to the morphology of the deposited crystals, the phosphate layer thickness and the porosity of these layers. The results also showed that the Ox tested can be used as a sealing compound for phosphate layers and might replace the passivating CrO3, with the advantage of being ambientally friendly, resulting in increased corrosion resistance of the phosphate layer obtained in the solution with nickel (PZn+Ni).

Neste trabalho foi estudada a viabilidade de substituição do níquel presente em banhos de fosfato de zinco para a fosfatização do aço carbono (SAE 1010) por niobatos, ou oxalato de nióbio e amônio (Ox) e benzotriazol (BTAH). A substituição do passivador das camadas de fosfato obtidas, baseado em cromo hexavalente, por um banho passivador contendo Ox, também foi avaliada. Os resultados do presente trabalho mostraram que os compostos de nióbio podem substituir o níquel em banhos de fosfatização com várias vantagens, pricipalmente ambientais. Camadas com melhores propriedades foram obtidas com os banhos em presença de compostos de nióbio, pois um aumento da massa de fosfato depositada com menor tempo de imersão foi observado para estes banhos. Maior resistência à corrosão e maior eficiência de proteção foram obtidas para os revestimentos de fosfato de zinco em presença de niobatos (PZn+Nb) e de oxalato de nióbio e amônio e de benzotriazol (PZn+Ox+BTAH), quando comparados a camada tradicional em presença de níquel (PZn+Ni). As melhores propriedades de proteção, obtidas para os revestimentos testados foram relacionadas à morfologia dos cristais, espessura das camadas e com a menor porosidade dos revestimentos em presença de compostos de nióbio e de benzotriazol. Os resultados obtidos com os passivadores mostraram que o selante à base de Ox pode substituir o constituído por CrO3, mas somente sob determinadas condições de aplicação, aumentando a proteção contra a corrosão do aço carbono promovida pela camada de PZn+Ni. / In the present study, the viability of the substitution of nickel found in some phosphating baths by niobates or by ammonium and niobium oxalate (Ox) with benzotriazole (BTAH), was investigated. The possible substitution of chromium hexavalent as passivating agent by Ox, was also evaluated. The results showed that the niobium compounds might replace the nickel from phosphating baths with many advantages, mainly due to the non toxic properties of these compounds. The phosphate layers obtained in the baths with niobium compounds presented better properties comparatively to that obtained in the nickel containing bath used as reference. The phosphate layers mass obtained in the baths with niobium compounds was superior to that deposited in the nickel containing ones, and were obtained at lower phosphating periods. Increased corrosion resistance and better protection efficiency were associated to the phosphate layers obtained in the baths with niobates (PZn+Nb) or niobium and ammonium oxalate with benzotriazole (PZn+Ox+BTAH), comparatively to that produced in the bath with nickel (PZn+Ni). The better protection properties of the phosphate layers obtained in the niobium compounds and benzotriazole containing solutions were related to the morphology of the deposited crystals, the phosphate layer thickness and the porosity of these layers. The results also showed that the Ox tested can be used as a sealing compound for phosphate layers and might replace the passivating CrO3, with the advantage of being ambientally friendly, resulting in increased corrosion resistance of the phosphate layer obtained in the solution with nickel (PZn+Ni).

Processos de pré-tratamento são amplamente utilizados em aços carbono com o intuito de aumentar a resistência à corrosão e também atuam como camadas de conversão conferindo a adesão de tintas ao substrato. Desenvolvimentos alternativos ao processo convencional de fosfatização vêm sendo estudados a fim de se obter revestimentos menos agressivos ao meio ambiente. Diante disso, os processos de pré-tratamentos baseados em nanotecnologia ganham êxito neste contexto, considerando que possuem como principal característica serem ambientalmente corretos, além disso, são promissores na redução de tempos e custos de processo. O presente trabalho tem por objetivo efetuar um estudo comparativo entre o desempenho de um processo convencional de fosfatização e três processos de pré-tratamentos nanocerâmicos comerciais de diferentes formulações sobre o substrato de aço AISI 1010, associados ou não a pintura a pó com a aplicação de tinta à base de resina poliéster. A caracterização das camadas de conversão foi avaliada quanto à topografia do filme formado (rugosidade), molhabilidade (determinação do ângulo de contato), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e quanto ao comportamento eletroquímico (potencial de circuito aberto e polarização potenciodinâmica). A influência dos pré-tratamentos no processo de pintura eletrostática foi avaliada pela exposição do substrato pintado ao ensaio acelerado de corrosão em câmara de névoa salina e ensaios mecânicos de aderência, flexibilidade e impacto. A partir do estudo realizado foi possível observar que os três revestimentos nanocerâmicos avaliados apresentaram-se mais hidrofóbicos que o revestimento obtido por fosfatização (à base de fosfato de zinco). No entanto, o revestimento obtido por fosfatização apresentou potencial de corrosão menos ativo e desenvolveu menores valores de densidade de corrente, exibindo o melhor desempenho à corrosão seguido pelo revestimento nanocerâmico à base de cromo trivalente. Para as amostras cujos pré-tratamentos foram combinados com a pintura a pó à base de resina poliéster, o pré-tratamento com revestimentos nanocerâmicos promoveu o melhor desempenho quanto à resistência à corrosão, comparativamente às amostras pré-tratadas com fosfatização. Porém todos os sistemas estudados, independente do pré-tratamento empregado apresentaram comportamento mecânico e adesão similar e satisfatória. / Pretreatment processes are widely used on carbon steels in order to increase the corrosion resistance and also act as conversion layers giving the adhesion of coatings to the substrate. Alternative developments to conventional phosphating process have been studied in order to obtain coatings which are less harmful to the environment. Thus, the pretreatment processes based on nanotechnology are successfully employed in this context, in which the nanoceramic coatings have as their main characteristic to be environmentally friendly, moreover, are promising for the reduction of the process time and costs. The present work aims to make a comparative study between the performance of a conventional phosphating process and three commercial nanoceramic pretreatment processes with different formulations on the substrate of AISI 1010 steel, associate or not to a polyester resin powder painting. The characterization of the conversion coatings was evaluated regarding the formed film topography (roughness), wettability (contact angle determination), scanning electron microscopy (SEM) and the electrochemical behavior (open circuit potential and polarization). The influence of pretreatments in the process of electrostatic paint was evaluated by exposure of the coated subtract to accelerated corrosion tests and mechanical adhesion test, flexibility and impact. From the study realized it was possible to observe that the three nanoceramic coatings evaluated presented higher hydrophobic behavior than the coating produced by the phosphating process (zinc phosphate based). However, the coating obtained by phosphating process showed a less active corrosion potential and developed lower values of current density, resulting in better corrosion performance followed by the nanoceramic coating based on trivalent chromium. For samples for which pretreatments were combined with the powder coating, nanoceramic coatings showed a better performance against corrosion when compared to the samples pretreated with phosphating process. All systems studied independent of the pretreatment used, showed similar and satisfactory adhesion and mechanical behavior.

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2017-02-07T13:29:38Z No. of bitstreams: 1 DissJMM.pdf: 2502642 bytes, checksum: b40af3f3718db7e545b8e9dfa74e5b53 (MD5) / Approved for entry into archive by Camila Passos (camilapassos@ufscar.br) on 2017-02-08T12:04:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissJMM.pdf: 2502642 bytes, checksum: b40af3f3718db7e545b8e9dfa74e5b53 (MD5) / Approved for entry into archive by Camila Passos (camilapassos@ufscar.br) on 2017-02-08T12:08:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissJMM.pdf: 2502642 bytes, checksum: b40af3f3718db7e545b8e9dfa74e5b53 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-08T12:11:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissJMM.pdf: 2502642 bytes, checksum: b40af3f3718db7e545b8e9dfa74e5b53 (MD5) Previous issue date: 2016-05-18 / Não recebi financiamento / In technical visits to companies in Marilia and the region, the needs observed; on hiring a professional that would present previous knowledge of galvanization and its applications, it was proposed a reformulation of the menu of the Technological Chemistry discipline in the course of production engineering. This research was applied to the students of 2nd year/4th stage on studying Production Engineering at the Higher Education Institution. The research process involved: a) Utilizing galvanization as the main theme to motivate the learning process of the students; b) Increasing students’ prior knowledge of the galvanization theme; c) Bringing the labor market and the University together through technical visits to the companies of Marilia and the region; d) Proposing additional content to the menu of the Technical Engineering discipline. The exploratory research took a qualitative approach to assist in the collection and analysis of data. Data collection instruments were questionnaires that inquired on prior knowledge and then post-activities. The questionnaires consisted of two phases, one diagnostic and another one for evaluation. In the diagnostic phase, the students answered questions about previous knowledge of Electrochemistry and its applications. The second part of survey was administered after the instruction of new content. Based on the analysis of the answer categories and the correction of assessment tools applied to students, it was possible to observe the improvement in the learning process of the chemistry teaching. During the technical visits were observed the electroplating process for electrowinning and phosphating. The process of galvanizing phosphating is the most widely used in the industries of Marilia and region. / Da necessidade observada em visitas técnicas a empresas de Marília e região, em contratar um profissional que apresentasse conhecimentos prévios de galvanização e suas aplicações, foi proposta uma reformulação na ementa da disciplina de Química Tecnológica do curso de Engenharia de Produção. Esta pesquisa foi aplicada aos alunos do 2ºano/4ªetapa do curso de Engenharia de Produção da Instituição de Ensino Superior objeto de estudo. A sequência da pesquisa envolveu: a) utilizar a galvanização como tema gerador para motivar a aprendizagem dos alunos; b) levantar o conhecimento prévio dos alunos no tema galvanização; c) por meio de visitas técnicas a empresas de Marília e região aproximar o mercado de trabalho e a universidade; d) propor novos conteúdos para a ementa da disciplina de Química Tecnológica. A pesquisa foi de natureza exploratória e a metodologia teve a abordagem qualitativa para auxiliar na coleta e análise dos dados. Os instrumentos de coleta de dados foram questionários sobre os conhecimentos prévios e pós-atividades. A aplicação dos questionários teve duas fases, uma diagnóstica e outra para avaliação. Na fase diagnóstica, os alunos responderam um questionário sobre conhecimentos prévios de Eletroquímica e suas aplicações e em seguida após o desenvolvimento dos novos conteúdos foi aplicado um questionário pós-atividades. Pela análise das categorias das respostas, foi possível observar a construção do conhecimento trabalhado na aprendizagem do ensino de química. Durante as visitas técnicas foram observado os processos de galvanização por via eletrolítica e por fosfatização. O processo de galvanização por fosfatização é o mais utilizado nas indústrias de Marília e região.

Processos de pré-tratamento são amplamente utilizados em aços carbono com o intuito de aumentar a resistência à corrosão e também atuam como camadas de conversão conferindo a adesão de tintas ao substrato. Desenvolvimentos alternativos ao processo convencional de fosfatização vêm sendo estudados a fim de se obter revestimentos menos agressivos ao meio ambiente. Diante disso, os processos de pré-tratamentos baseados em nanotecnologia ganham êxito neste contexto, considerando que possuem como principal característica serem ambientalmente corretos, além disso, são promissores na redução de tempos e custos de processo. O presente trabalho tem por objetivo efetuar um estudo comparativo entre o desempenho de um processo convencional de fosfatização e três processos de pré-tratamentos nanocerâmicos comerciais de diferentes formulações sobre o substrato de aço AISI 1010, associados ou não a pintura a pó com a aplicação de tinta à base de resina poliéster. A caracterização das camadas de conversão foi avaliada quanto à topografia do filme formado (rugosidade), molhabilidade (determinação do ângulo de contato), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e quanto ao comportamento eletroquímico (potencial de circuito aberto e polarização potenciodinâmica). A influência dos pré-tratamentos no processo de pintura eletrostática foi avaliada pela exposição do substrato pintado ao ensaio acelerado de corrosão em câmara de névoa salina e ensaios mecânicos de aderência, flexibilidade e impacto. A partir do estudo realizado foi possível observar que os três revestimentos nanocerâmicos avaliados apresentaram-se mais hidrofóbicos que o revestimento obtido por fosfatização (à base de fosfato de zinco). No entanto, o revestimento obtido por fosfatização apresentou potencial de corrosão menos ativo e desenvolveu menores valores de densidade de corrente, exibindo o melhor desempenho à corrosão seguido pelo revestimento nanocerâmico à base de cromo trivalente. Para as amostras cujos pré-tratamentos foram combinados com a pintura a pó à base de resina poliéster, o pré-tratamento com revestimentos nanocerâmicos promoveu o melhor desempenho quanto à resistência à corrosão, comparativamente às amostras pré-tratadas com fosfatização. Porém todos os sistemas estudados, independente do pré-tratamento empregado apresentaram comportamento mecânico e adesão similar e satisfatória. / Pretreatment processes are widely used on carbon steels in order to increase the corrosion resistance and also act as conversion layers giving the adhesion of coatings to the substrate. Alternative developments to conventional phosphating process have been studied in order to obtain coatings which are less harmful to the environment. Thus, the pretreatment processes based on nanotechnology are successfully employed in this context, in which the nanoceramic coatings have as their main characteristic to be environmentally friendly, moreover, are promising for the reduction of the process time and costs. The present work aims to make a comparative study between the performance of a conventional phosphating process and three commercial nanoceramic pretreatment processes with different formulations on the substrate of AISI 1010 steel, associate or not to a polyester resin powder painting. The characterization of the conversion coatings was evaluated regarding the formed film topography (roughness), wettability (contact angle determination), scanning electron microscopy (SEM) and the electrochemical behavior (open circuit potential and polarization). The influence of pretreatments in the process of electrostatic paint was evaluated by exposure of the coated subtract to accelerated corrosion tests and mechanical adhesion test, flexibility and impact. From the study realized it was possible to observe that the three nanoceramic coatings evaluated presented higher hydrophobic behavior than the coating produced by the phosphating process (zinc phosphate based). However, the coating obtained by phosphating process showed a less active corrosion potential and developed lower values of current density, resulting in better corrosion performance followed by the nanoceramic coating based on trivalent chromium. For samples for which pretreatments were combined with the powder coating, nanoceramic coatings showed a better performance against corrosion when compared to the samples pretreated with phosphating process. All systems studied independent of the pretreatment used, showed similar and satisfactory adhesion and mechanical behavior.

Processos de pré-tratamento são amplamente utilizados em aços carbono com o intuito de aumentar a resistência à corrosão e também atuam como camadas de conversão conferindo a adesão de tintas ao substrato. Desenvolvimentos alternativos ao processo convencional de fosfatização vêm sendo estudados a fim de se obter revestimentos menos agressivos ao meio ambiente. Diante disso, os processos de pré-tratamentos baseados em nanotecnologia ganham êxito neste contexto, considerando que possuem como principal característica serem ambientalmente corretos, além disso, são promissores na redução de tempos e custos de processo. O presente trabalho tem por objetivo efetuar um estudo comparativo entre o desempenho de um processo convencional de fosfatização e três processos de pré-tratamentos nanocerâmicos comerciais de diferentes formulações sobre o substrato de aço AISI 1010, associados ou não a pintura a pó com a aplicação de tinta à base de resina poliéster. A caracterização das camadas de conversão foi avaliada quanto à topografia do filme formado (rugosidade), molhabilidade (determinação do ângulo de contato), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e quanto ao comportamento eletroquímico (potencial de circuito aberto e polarização potenciodinâmica). A influência dos pré-tratamentos no processo de pintura eletrostática foi avaliada pela exposição do substrato pintado ao ensaio acelerado de corrosão em câmara de névoa salina e ensaios mecânicos de aderência, flexibilidade e impacto. A partir do estudo realizado foi possível observar que os três revestimentos nanocerâmicos avaliados apresentaram-se mais hidrofóbicos que o revestimento obtido por fosfatização (à base de fosfato de zinco). No entanto, o revestimento obtido por fosfatização apresentou potencial de corrosão menos ativo e desenvolveu menores valores de densidade de corrente, exibindo o melhor desempenho à corrosão seguido pelo revestimento nanocerâmico à base de cromo trivalente. Para as amostras cujos pré-tratamentos foram combinados com a pintura a pó à base de resina poliéster, o pré-tratamento com revestimentos nanocerâmicos promoveu o melhor desempenho quanto à resistência à corrosão, comparativamente às amostras pré-tratadas com fosfatização. Porém todos os sistemas estudados, independente do pré-tratamento empregado apresentaram comportamento mecânico e adesão similar e satisfatória. / Pretreatment processes are widely used on carbon steels in order to increase the corrosion resistance and also act as conversion layers giving the adhesion of coatings to the substrate. Alternative developments to conventional phosphating process have been studied in order to obtain coatings which are less harmful to the environment. Thus, the pretreatment processes based on nanotechnology are successfully employed in this context, in which the nanoceramic coatings have as their main characteristic to be environmentally friendly, moreover, are promising for the reduction of the process time and costs. The present work aims to make a comparative study between the performance of a conventional phosphating process and three commercial nanoceramic pretreatment processes with different formulations on the substrate of AISI 1010 steel, associate or not to a polyester resin powder painting. The characterization of the conversion coatings was evaluated regarding the formed film topography (roughness), wettability (contact angle determination), scanning electron microscopy (SEM) and the electrochemical behavior (open circuit potential and polarization). The influence of pretreatments in the process of electrostatic paint was evaluated by exposure of the coated subtract to accelerated corrosion tests and mechanical adhesion test, flexibility and impact. From the study realized it was possible to observe that the three nanoceramic coatings evaluated presented higher hydrophobic behavior than the coating produced by the phosphating process (zinc phosphate based). However, the coating obtained by phosphating process showed a less active corrosion potential and developed lower values of current density, resulting in better corrosion performance followed by the nanoceramic coating based on trivalent chromium. For samples for which pretreatments were combined with the powder coating, nanoceramic coatings showed a better performance against corrosion when compared to the samples pretreated with phosphating process. All systems studied independent of the pretreatment used, showed similar and satisfactory adhesion and mechanical behavior.

Camadas de fosfato tricatiônico são largamente utilizadas na indústria automotiva como proteção contra corrosão e adesão de revestimentos orgânicos ao substrato de aço. A combinação do fosfato e revestimento proporciona à superfície metálica, alta durabilidade à corrosão. Porém a camada cristalina obtida com este tipo de fosfato apresenta poros entre os cristais, expondo o substrato metálico ao ambiente corrosivo, tornando importante um tratamento de passivação após fosfatização. O tratamento comercial de fosfatização tricatiônico e subsequente passivação envolvem o uso de elementos tóxicos, tais como níquel e cromo hexavalente, produzindo resíduos que são prejudiciais ao ambiente e seu uso têm sido cada vez mais proibido. O objetivo do presente estudo é investigar o efeito da troca do níquel, no processo de fosfatização, pelo composto de nióbio (oxalato de nióbio e amônio) com relação à resistência à corrosão do aço fosfatizado. Esta investigação foi realizada através de métodos eletroquímicos, utilizando-se principalmente ensaios de polarização potenciodinâmica e técnicas de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE); como também ensaios de névoa salina. Para caracterização superficial das camadas de fosfato foram adotadas, entre outras, as análises por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS) e difração de raios-X. Foram adotados dois tipos de banho de fosfato tricatiônico. Inicialmente utilizou-se uma composição de banho preparada em laboratório baseada em formulação usada por indústria de eletrodomésticos. Posteriormente foi adotado um banho com composição típica da indústria automotiva, especialmente preparado para estudos sem a presença do níquel. Os resultados dos testes eletroquímicos mostraram que a camada de fosfato obtida em solução contendo nióbio (zinco, manganês e nióbio) produziu melhor proteção contra corrosão do substrato, comparativamente àquela obtida em banho contendo níquel (zinco, manganês e níquel). O ensaio de névoa salina, por outro lado, sugeriu um desempenho similar com relação à corrosão para estes dois tipos de camadas de fosfato. O oxalato de nióbio e amônio parece apresentar um efeito de passivação mesmo quando usado em banhos de fosfatização. Mas como agente de passivação para aço carbono fosfatizado, os resultados apontaram para a necessidade de se realizar novas pesquisas. / Tricationic phosphate layers are largely used in the automotive industry for corrosion protection and coatings adhesion to the steel substrate. The combination of phosphate and coating provides to the metallic surface long life protection against corrosion. The crystalline phosphate layer however presents porosities that exposes the metallic substrate to the corrosive environment and, consequently, a passivating treatment subsequent to phosphating is advisable. The commercial treatments of tricationic phosphating and subsequent passivation involve the use of toxic elements, such as nickel and hexavalent chromium, producing residues that are harmful to the environment and their use is being increasingly prohibited. The aim of the present study is to investigate the effect of replacement of nickel in the phosphating process by a niobium compound (ammonium niobium oxalate) on the corrosion resistance of the phosphated steel. The corrosion resistance evaluation of the phosphated steel was investigated by electrochemical methods, mainly polarization tests and electrochemical impedance spectroscopy (EIS), and salt spray tests. Characterization of the phosphate layer was also carried out by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction. Two types of tricationic phosphate baths were adopted. Initially, a laboratory prepared type based on the composition used in the electro domestic industry was utilized. Subsequently, another bath with a composition typical of the automotive industry, but specially prepared for this study with no nickel, was used. The results from electrochemical tests showed that the phosphate layer obtained in the niobium containing solution (zinc, manganese and niobium) produced better corrosion protection of the substrate comparatively to that produced in the nickel containing one (zinc, manganese and nickel). The salt spray tests, on the other hand, suggested similar corrosion performance for the samples with the two types of phosphate layers. The oxalate of niobium and ammonium seems to present a passivating effect when it is used in the phosphating bath. But to passivating effect the results pointed out to the need to carry out further research on the effect of niobium compound as a passivating agent for phosphated carbon steel.

Submitted by Silvana Teresinha Dornelles Studzinski (sstudzinski) on 2015-06-23T17:59:08Z No. of bitstreams: 1 Franciéli Mantovani..pdf: 7765122 bytes, checksum: 82188db720f66cecd4ec2033f19918df (MD5) / Made available in DSpace on 2015-06-23T17:59:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Franciéli Mantovani..pdf: 7765122 bytes, checksum: 82188db720f66cecd4ec2033f19918df (MD5) Previous issue date: 2014-04-04 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / FAPERGS - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul / FINEP - Financiadora de Estudos e Projetos / PROSUP - Programa de Suporte à Pós-Gradução de Instituições de Ensino Particulares / O desenvolvimento de materiais com tecnologia avançada faz parte do processo de modernização em que se encontra a construção civil. O aperfeiçoamento de concretos coloridos produzidos com pigmentos merece atenção especial por suas propriedades físicas e químicas aliadas às questões estéticas, o qual permite o uso de elementos de concreto aparentes suscetíveis à ação das intempéries. A incorporação de pigmentos resistentes e com alto poder de coloração possibilita o uso do concreto colorido aparente, eliminando-se gastos com revestimento e manutenção excessiva. O emprego de cinza volante (CV) pode trazer melhorias nas propriedades do concreto além de, a partir da substituição do cimento, aumentar a sustentabilidade e ecoeficiência da edificação. Muitos dos pigmentos empregados na produção destes concretos originam-se de óxidos metálicos, em particular de óxidos de ferro. Alguns resíduos contém ferro em sua composição, como é o caso do lodo de fosfatização (LF), um resíduo da indústria metal mecânica, gerado no tratamento de efluentes do processo de revestimento fosfático do aço. Neste contexto, o objetivo desta pesquisa é avaliar a viabilidade do uso do resíduo lodo de fosfatização como pigmento em matriz de cimento Portland branco e cinza volante. Como é a argamassa do concreto que proporciona coloração na face aparente dos mesmos, o programa experimental empregou esta fração como matriz para conduzir os ensaios, com uma única proporção de cimento e areia e relação água/aglomerante de 0,40. Para efeitos de comparação trabalhou-se com um pigmento inorgânico, de cor alaranjada, disponível comercialmente. Conforme a prática corrente na produção de concretos pigmentados, e de acordo com a indicação do fabricante, os teores utilizados foram de 0%, 1% e 5%, em relação à massa de cimento, substituindo o agregado natural em volume. Da mesma forma, o lodo de fosfatização foi utilizado nos teores de 0%, 5%, 10% e 20%. Pesquisou-se também a influência da substituição do cimento Portland branco por cinza volante, com teores de 0%, 10% e 20%. Testou-se a resistência à compressão em corpos de prova cilíndricos aos 7 e 28 dias de idade e a resistência à tração na flexão, aos 28 dias, em corpos de prova prismáticos. Os ensaios de absorção de água por capilaridade e retração avaliaram o comportamento físico das argamassas. O controle cromático foi realizado pelo método espectrofotométrico, sendo monitorados os parâmetros L*a*b* e ∆E em corpos de prova submetidos a dois estados de exposição: testemunho e natural. Para a verificação de quais fatores exercem efeito significativo sobre as variáveis de resposta, todos os resultados experimentais foram analisados estatisticamente através de uma análise de variância (ANOVA). Os resultados mostram que, em média, a cinza volante trouxe benefícios para a maior parte das propriedades estudadas, representando um ganho ambiental por ser capaz de reduzir o consumo de cimento sem causar perdas em relação à durabilidade e resistência mecânica. Os teores de materiais pigmentantes estudados foram considerados significativos para quase todas as variáveis analisadas, representando uma diminuição nos valores para os ensaios de resistência à compressão conforme o aumento do teor. Entretanto, os dois tipos de pigmentos estudados trouxeram benefícios em relação à retração e taxa de absorção capilar. Quanto à cromacidade, a pigmentação com LF foi menos intensa do que a proporcionada pelo PG, entretanto apresentou valores de variação de cor semelhantes, o que pode indicar estabilidade na matriz cimentícia. Além disso, observou-se que a incorporação de CV não trouxe prejuízos à cor. / The development of materials with advanced technology is part of the modernization process that construction area is facing. The improvement of colored concrete produced with pigments deserves special attention for their physical and chemical properties allied to aesthetic issues, which allows the use of apparent colored concrete elements susceptible to weather attack. The incorporation of resistant and high power coloring pigments allows the use of colored apparent concrete, eliminating excessive expenses with maintenance coatings. The use of fly ash (FA) can bring improvements in the properties of concrete, as well as, from the replacement of cement, leads to increase the sustainability and eco-efficiency of the building. Many of the pigments used in the actual colored concrete production are originate from metal oxides, particularly iron oxides. Some wastes contain iron in its composition, such as phosphate sludge (FS), a waste of the metalworking industry generated by the treatment of effluents in the process of steel phosphate coating. In this context, the aim of this research is to evaluate the feasibility of using phosphate sludge as a pigment, combined with white Portland cement and fly ash. As the concrete mortar is responsible for the coloration of the face side of a concrete, this fraction was employed on this experimental program as a pattern to conduct the tests with a single cement and sand ratio and a water/binder ratio of 0.40. For comparison, an inorganic pigment, commercially available, was also used. According to current practice in the production of colored concrete, and according to the pigment manufacturer, the levels used were: 0 %, 1% and 5% by mass of cement, replacing natural aggregate by volume. Similarly, the phosphate sludge was used in concentrations of: 0 %, 5 %, 10% and 20%. The influence of white Portland cement replacement by fly ash, with levels of 0%, 10% and 20%, was also evaluated. The tests included compressive strength in cylindrical specimens at ages of 7 and 28 days and tensile strength in bending, at 28 days, in prismatic specimens. The tests of water absorption by capillarity and shrinkage, evaluated the physical behavior of mortars. The color control was performed by the spectrophotometric method, monitoring the parameters L*a*b* and ∆E in specimens submitted to two states of exposure: witnessing and natural. To investigate which factors have a significant effect on the response variables, all experimental results were statistically analyzed using an ANOVA. The results show that, on average, fly ash benefited most of the studied properties with also an environmental gain by being able to reduce the consumption of cement without causing losses in relation to the durability and the mechanical strength. The contents of pigments studied were considered significant for almost all variables, representing a decrease in values for tests of compressive strength while increasing its content. However, both types of the studied pigments brought benefits in relation to the rate of shrinkage and capillarity absorption. As for the chromaticity, the FS pigmentation was less intense than that provided by the inorganic pigment. Anyway, the values showed similar color variation, which can indicate some stability in the cementitious matrix. It was observed that the incorporation of FA not bring damage to color.

Camadas de fosfato tricatiônico são largamente utilizadas na indústria automotiva como proteção contra corrosão e adesão de revestimentos orgânicos ao substrato de aço. A combinação do fosfato e revestimento proporciona à superfície metálica, alta durabilidade à corrosão. Porém a camada cristalina obtida com este tipo de fosfato apresenta poros entre os cristais, expondo o substrato metálico ao ambiente corrosivo, tornando importante um tratamento de passivação após fosfatização. O tratamento comercial de fosfatização tricatiônico e subsequente passivação envolvem o uso de elementos tóxicos, tais como níquel e cromo hexavalente, produzindo resíduos que são prejudiciais ao ambiente e seu uso têm sido cada vez mais proibido. O objetivo do presente estudo é investigar o efeito da troca do níquel, no processo de fosfatização, pelo composto de nióbio (oxalato de nióbio e amônio) com relação à resistência à corrosão do aço fosfatizado. Esta investigação foi realizada através de métodos eletroquímicos, utilizando-se principalmente ensaios de polarização potenciodinâmica e técnicas de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE); como também ensaios de névoa salina. Para caracterização superficial das camadas de fosfato foram adotadas, entre outras, as análises por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS) e difração de raios-X. Foram adotados dois tipos de banho de fosfato tricatiônico. Inicialmente utilizou-se uma composição de banho preparada em laboratório baseada em formulação usada por indústria de eletrodomésticos. Posteriormente foi adotado um banho com composição típica da indústria automotiva, especialmente preparado para estudos sem a presença do níquel. Os resultados dos testes eletroquímicos mostraram que a camada de fosfato obtida em solução contendo nióbio (zinco, manganês e nióbio) produziu melhor proteção contra corrosão do substrato, comparativamente àquela obtida em banho contendo níquel (zinco, manganês e níquel). O ensaio de névoa salina, por outro lado, sugeriu um desempenho similar com relação à corrosão para estes dois tipos de camadas de fosfato. O oxalato de nióbio e amônio parece apresentar um efeito de passivação mesmo quando usado em banhos de fosfatização. Mas como agente de passivação para aço carbono fosfatizado, os resultados apontaram para a necessidade de se realizar novas pesquisas. / Tricationic phosphate layers are largely used in the automotive industry for corrosion protection and coatings adhesion to the steel substrate. The combination of phosphate and coating provides to the metallic surface long life protection against corrosion. The crystalline phosphate layer however presents porosities that exposes the metallic substrate to the corrosive environment and, consequently, a passivating treatment subsequent to phosphating is advisable. The commercial treatments of tricationic phosphating and subsequent passivation involve the use of toxic elements, such as nickel and hexavalent chromium, producing residues that are harmful to the environment and their use is being increasingly prohibited. The aim of the present study is to investigate the effect of replacement of nickel in the phosphating process by a niobium compound (ammonium niobium oxalate) on the corrosion resistance of the phosphated steel. The corrosion resistance evaluation of the phosphated steel was investigated by electrochemical methods, mainly polarization tests and electrochemical impedance spectroscopy (EIS), and salt spray tests. Characterization of the phosphate layer was also carried out by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction. Two types of tricationic phosphate baths were adopted. Initially, a laboratory prepared type based on the composition used in the electro domestic industry was utilized. Subsequently, another bath with a composition typical of the automotive industry, but specially prepared for this study with no nickel, was used. The results from electrochemical tests showed that the phosphate layer obtained in the niobium containing solution (zinc, manganese and niobium) produced better corrosion protection of the substrate comparatively to that produced in the nickel containing one (zinc, manganese and nickel). The salt spray tests, on the other hand, suggested similar corrosion performance for the samples with the two types of phosphate layers. The oxalate of niobium and ammonium seems to present a passivating effect when it is used in the phosphating bath. But to passivating effect the results pointed out to the need to carry out further research on the effect of niobium compound as a passivating agent for phosphated carbon steel.

Submitted by Nara Lays Domingues Viana Oliveira (naradv) on 2015-08-05T19:25:05Z No. of bitstreams: 1 RosangelaBerschEngCivil.pdf: 4573683 bytes, checksum: bcd59ec2871283c130461a507acc1ace (MD5) / Made available in DSpace on 2015-08-05T19:25:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RosangelaBerschEngCivil.pdf: 4573683 bytes, checksum: bcd59ec2871283c130461a507acc1ace (MD5) Previous issue date: 2011-03-03 / PROSUP - Programa de Suporte à Pós-Gradução de Instituições de Ensino Particulares / A cristalização de sais é uma patologia importante e freqüentemente observada em alvenarias. No entanto é ainda uma das patologias menos compreendidas. O objetivo deste trabalho é justamente avaliar o impacto da florescência de sais solúveis em corpos-de-prova cerâmicos desenvolvidos com lodo de fosfatização. Para tanto, foram moldados corpos-de-prova com 0; 2,5% e 5% (em peso) de lodo, os quais foram sinterizados a temperatura de 750ºC, 850ºC, 950ºC e 1050ºC. Os corpos-de-prova foram divididos em dois grupos, dos quais um foi mantido sob temperatura e umidade controladas e o outro, submetido a ciclos de molhagem e secagem. Os grupos foram ensaiados em 1, 30, 110 e 180 dias. Foram submetidos à análise de imagem (através de Lupa binocular, software gráfico e microscopia eletrônica de varredura), absorção de água por capilaridade, porosimetria por intrusão de mercúrio e resistência à flexão. Para análise química e das fases presentes, foram realizadas análises via difração de raios-x, fluorescência de raios-x e espectrometria de emissão atômica. Os resultados indicam a presença de alumínio, silício, cálcio, potássio, enxofre, ferro e manganês, dos quais se destaca a combinação entre o enxofre e cálcio. Desta forma, a gipsita é tida como provável responsável pelos sais solúveis, cujos depósitos foram encontrados sob variada extensão e intensidade, predominado nos corposde-prova com adição de lodo. A variação da porosidade e a aparente diminuição do coeficiente de absorção capilar ao longo dos ensaios podem ser associadas aos processos de solubilização e recristalização da gipsita. No tempo de ciclagem estudado, o fenômeno não apresentou influência na resistência mecânica dos corpos-de-prova. / The crystallization of salts is an important and frequently observed pathology in masonry. However, it is still one of the least understood pathologies. The aim of this study is to evaluate the impact of florescence of soluble salts in ceramic blocks developed with phosphate sludge. For this purpose, blocks were molded with 0, 2.5% and 5% of phosphate sludge, which were sintered at temperatures of 750°C, 850°C, 950°C and 1050 ° C. The blocks were divided into two groups, one of which was kept under controlled temperature and humidity and the other was subjected to wetting and drying cycles. The groups were tested at 1, 30, 110 and 180 days. They were subjected to image analysis (binocular magnifying glass, graphic software and scanning electron microscopy), capillary water absorption, mercury intrusion porosimetry and flexural strength. The methods, x-ray diffraction, x-ray fluorescence and emission spectrometry, were used to investigate the phase and chemical composition. The results indicate the presence of aluminum, silicon, calcium, potassium, sulfur, iron and manganese, among which stands out the combination of sulfur and calcium. Thus, the gypsite is considered to be likely responsible for the soluble salts, whose deposits were found in varying extent and intensity, prevailing in the blocks with addition of waste. The variation in porosity and the apparent decrease in the coefficient of capillary absorption along the tests may be associated with the processes of solubilization and recrystallization. In cycling time studied, the phenomenon did not influence the mechanical strength of specimens.