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Previous issue date: 2006-06-22 / In the present work, it was studied the chemical composition,
morphology, structure and semiconductor properties of oxide films coloured by
the chemical - CHE and electrochemical processes (triangular current scan -
TCS, alternating potential pulse - APP and superposition of ac and dc signals -
SPS) before and after a hardening treatment. Oxide films with two distinct
values of thickness (~130 nm e ~200 nm) were obtained using the CHE, TCS
and APP colouration processes. The SPS process produced oxide films with
only one value of thickness (~150 nm). The hardening treatment led to an
increase in the thickness values of the oxide films produced by all the
investigated processes (CHE, TCS, APP and SPS). Polarization curves showed
that the hardening treatment also promotes enrichment in chromium oxide in the
oxide films. This was supported by analyses of chemical composition obtained
by Auger spectroscopy (AES) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
Moreover, these analyses also showed that iron and chromium oxides mainly
constitute all oxide films, before and after the hardening treatment. By other
hand, images obtained by electron transmission microscopy (TEM) revealed that
more compact oxide films are produced after the hardening treatment. Patterns
of electron diffraction revealed that the oxide films are constituted of
nanocrystalline FeCr2O4 spinel oxide, before and after the hardening treatment.
The Mott-Schottky plots presented a quite complex behavior with three straight
regions for all the oxide films studied. From these plots two distinct flat band
potentials were obtained, being one in the passive region (-0,50 V vs. ECS) and
other in the transpassive region (0.50 V vs. SCE) of the stainless steel. These flat
band potentials are characteristics of iron and chromium oxides, respectively.
Besides, two semiconductivity transitions were observed: transition from p-type
to n-type (p-n heterojunction) at -0.50 V vs. ECS and transition from n-type to ptype
at 0.0 V vs. SCE. Values of band gap energy in the range 2.94 eV - 3.49 eV
were calculated assuming direct transitions only for the hardened oxide films
produced by the distinct processes. / No presente trabalho, estudou-se a composição química,
morfologia, estrutura e propriedades semicondutoras de filmes de óxidos
coloridos pelos processos químico e eletroquímicos (varredura triangular de
correntes - VTC, pulsos alternados de potenciais - PAP e superposição de sinais
ac e dc - SPS) antes e após um tratamento de endurecimento. Filmes de óxidos
com dois valores distintos de espessuras (~130 nm e ~200 nm) foram obtidos
utilizando os processos de coloração QUI, VTC e PAP. O processo SPS
produziu filmes de óxidos com apenas um valor de espessura (~150 nm). O
tratamento de endurecimento levou a um aumento nos valores de espessura dos
filmes de óxidos produzidos por todos os processos estudados (QUI, VTC, PAP
e SPS). Curvas de polarização mostraram que o endurecimento também
promove enriquecimento em óxido de cromo nos filmes de óxidos. Isto foi
comprovado pelas análises de composição química obtidas pelas espectroscopias
eletrônica de Auger (AES) e fotoeletrônica de raios X (XPS). Além disso, estas
análises também mostraram que todos os filmes de óxidos antes e após o
tratamento de endurecimento são constituídos essencialmente de óxidos de ferro
e cromo. Por outro lado, imagens obtidas por microscopia eletrônica de
transmissão (TEM) revelaram que filmes de óxidos mais compactos são
produzidos após o tratamento de endurecimento. Padrões de difração de elétrons
revelaram que os filmes de óxidos antes e após o tratamento de endurecimento
são constituídos de óxidos do tipo espinélio de ferro e cromo (FeCr2O4)
nanocristalinos. Os gráficos de Mott-Schottky apresentaram um comportamento
bastante complexo com três regiões lineares para todos os filmes de óxidos
estudados. Destes gráficos foram obtidos dois distintos potenciais de banda
plana, sendo um na região passiva (-0,50 V vs. ECS) e outro na região
transpassiva (0,50 V vs. ECS) do aço inoxidável. Estes potenciais de banda
plana são característicos dos óxidos de ferro e cromo, respectivamente. Além
disso, duas transições de semicondutividade foram observadas: transição de
comportamento do tipo p para tipo n (heterojunção p-n) em -0,50 V vs. ECS e
transição do comportamento do tipo n para tipo p em 0,0 V vs. ECS. Valores de
energia do band gap no intervalo 2,94 eV - 3,49 eV foram calculados supondose
transições diretas somente para os filmes de óxidos endurecidos produzidos
pelos distintos processos.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/6086 |
| Date | 22 June 2006 |
| Creators | Kikuti, Elaine |
| Contributors | Bocchi, Nerilso |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Química, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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