Questões ambientais e de sustentabilidade energética têm promovido a busca por
biocombustíveis produzidos a partir de fontes renováveis, como o etanol obtido após
processamento da cana-de-açúcar. Porém, essa nova geração de biocombustíveis pode
provocar efeitos negativos em contato com as superfícies dos diversos materiais metálicos.
Em particular, o etanol hidratado combustível (EHC) que pode conter impurezas, tais como
água, ácido acético, e íons cloreto que aumentam a corrosividade, principalmente em relação
aos aços-carbono. Apesar da importância dos biocombustíveis na matriz energética mundial e
as aplicações da tecnologia de difusão assistida por plasma em autopeças, nenhuma
investigação foi dedicada em termos de comportamento da corrosão nos aços tratados por
técnicas de modificação de superfície a plasma, em ambiente etanólico. Portanto, neste
trabalho, o aço baixa liga AISI 4140 foi nitrocarbonetado e pós-oxidado a plasma, variando-se
o tempo de tratamento de oxidação. A identificação das fases cristalinas formadas na
superfície do material foi obtida pela técnica de difração de raios X (DRX), e a análise da
morfologia e microestrutura da camada formada foi avaliada através da microscopia
eletrônica de varredura (MEV). Ensaios de nanoindentação foram realizados para avaliação
da nanodureza superficial. A fim de estudar o comportamento frente à corrosão de superfícies
modificadas, as amostras foram mantidas em contato com o EHC de acordo com a norma
brasileira NBR 8265/1983 e em duplicata. Durante várias semanas, a alteração na massa das
amostras e a evolução da morfologia na superfície monitorada por MEV e microscopia óptica
(MO) foram registradas. O principal mecanismo de corrosão é através da formação de pites.
Por conseguinte, a densidade e o tamanho de pites foram monitorados nas superfícies do aço
tratado em diferentes tempos de tratamento de pós-oxidação e períodos de imersão em EHC
simulado. Esta ferramenta de análise permitiu concluir que o melhor tempo de tratamento é de
90 minutos. No entanto, a amostra só nitrocarbonetada apresenta uma resistência
relativamente alta à corrosão em comparação com as amostras pós-oxidadas. Finalmente, a
resistência à corrosão depende mais fortemente da morfologia e microestrutura da camada de
óxidos que da sua espessura. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Environmental and energy sustainability issues have promoted the search for biofuels
produced from renewable sources, such as ethanol obtained from sugarcane processing.
However, this new generation of biofuels can cause negative effects in contact with several
metal surfaces. In particular, fuel-grade ethanol (FGE) can contain impurities such as water,
acetic acid and chloride ions that increase the corrosivity, especially with regard to carbon
steels. Despite the importance of biofuels in the worldwide energy matrix and the several
applications of the plasma-assisted diffusion technologies in autoparts, no investigation was
performed concerning the corrosion behavior of steels with surfaces modified by plasma
when exposed to ethanol environment. Thus, in this work, the low carbon steel AISI 4140 was
nitrocarburized and post-oxidized by plasma with variable times in the oxidation treatment.
The identification of the surface crystalline phases was performed by the X-ray diffraction
technique (XRD) and the morphological and microstructural analyses were performed by
scanning electron microscopy (SEM). Nanoindentation tests were performed aiming to
evaluate surface nanohardness. In order to study the behavior against corrosion of surfaces
modified, the samples were kept immersed in FGE according to the Brazilian Standart NBR
8265/1983 and in duplicate. During several weeks the total weight was registered and the
surface morphology changes were monitored by SEM and optical microscopy (OM). The
main corrosion mechanism consists in pitting formation. The pitting density and average size
in the steel surfaces treated by post-oxidation and immersed in FGE were followed and
quantified. This analysis tool allows determining that the best treatment time is 90 minutes.
However, the nitrocarburized samples presented enough corrosion resistance when compared
to the post-oxidized samples. Finally, corrosion resistance depends more strongly on
morphology and microstructure of the oxide layer than in its thickness.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ucs.br:11338/720 |
| Date | 18 September 2012 |
| Creators | Boniatti, Rosiana |
| Contributors | Santos, Célia Aparecida Lino dos, Birriel, Eliena Jonko, Crespo, Janaina da Silva, Farias, Maria Cristina More, Figueroa, Carlos Alejandro |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UCS, instname:Universidade de Caxias do Sul, instacron:UCS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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