UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL ESCOLA DE ENGENHARIA

ENGENHARIA DE MATERIAIS

ENG 02298 TRABALHO DE DIPLOMAO

Estudo da proteo corroso aplicando revestimentos sol-gel orgni-

cos-inorgnicos em Alumnio AA2024-T3

Caroline Velasques Ugarteche

00172605

Professora Orientadora:

Dra. Annelise Kopp Alves

Professora Co-Orientadora:

Dra. Elaine Armelin

Novembro de 2013

AGRADECIMENTOS

Agradeo a todos que me acompanharam durante a realizao deste

trabalho, em especial equipe do IMEM (Inovation in Materials and Molecular

Engineering) da Universitat Poltcnica da Catalunya em Barcelona coordenado

pelo Prof. Carlos Alemn, onde desenvolvi todas as atividades prticas deste

trabalho. Um agradecimento especial Prof. Elaine Armelin que foi minha ori-

entadora durante o perodo que participei do grupo de pesquisas do IMEM e

sempre me auxiliou em todas as dvidas que surgiram durante este projeto.

Agradeo tambm a CAPES/CNPQ e ao programa Cincia sem Frontei-

ras por promover o intercmbio que possibilitou a realizao deste trabalho.

Um muito obrigada ao meu colega Tiago Abreu por haver me apresentado ao

IMEM e Prof. Jane Zoppas Ferreira e ao Prof. Carlos Ferreira que tambm

foram importantes pessoas para a realizao deste intercmbio.

Um agradecimento muito especial minha orientadora Prof. Annelise Al-

ves que me acompanhou sempre desde o incio do curso de graduao e a

quem devo muito aprendizado.

Agradeo por fim aos meus pais e avs, pois sem eles nada teria come-

ado, e tambm aos meus amigos e colegas e estiveram comigo durante o pe-

rodo de graduao.

NDICE

1 INTRODUO ............................................................................................. 1

2 OBJETIVOS ................................................................................................. 2

3 REVISAO BIBLIOGRFICA ........................................................................ 3

3.1 Ligas de Alumnio .......................................................................................................... 3

3.2 Filmes de Silano ............................................................................................................. 7

3.3 Revestimento de Silano aplicados em AA2024-T3 ........................................................ 9

3.4 Uso de ATMP em revestimentos de silano ................................................................. 11

4 MATERIAIS E MTODOS ......................................................................... 13

4.1 Preparao da Superfcie ............................................................................................ 14

4.1.1 Revestimento 1: Sistema MEMO/Bis-EGMP/TiB ................................................. 14

4.1.2 Revestimento 2: Sistema TEOS e inibidores ........................................................ 14

4.2 Preparao do sistema sol-gel .................................................................................... 15

4.2.1 Revestimento 1: Sistema MEMO/Bis-EGMP/TiB ................................................. 15

4.2.2 Revestimento 2: Sistema TEOS e inibidores ........................................................ 16

4.3 Caracterizao do revestimento ................................................................................. 16

4.3.1 Tcnicas eletroqumicas ...................................................................................... 16

4.3.2 Microscopia ptica.............................................................................................. 19

4.3.3 Microscopia Eletrnica de Varredura.................................................................. 20

4.3.4 Ensaios de corroso, aderncia e rea de falha .................................................. 20

4.3.5 Testes de adeso ................................................................................................. 23

5 RESULTADOS E DISCUSSES ............................................................... 25

5.1 Revestimento 1: Sistema MEMO/Bis-EGMP/TiB......................................................... 25

5.1.1 Caracterizao eletroqumica.............................................................................. 25

5.1.2 Tcnicas de anlises de superfcies ..................................................................... 27

5.1.3 Testes de Corroso .............................................................................................. 30

5.2 Revestimento 2: Estudo do sistema TEOS e inibidores ............................................... 32

5.2.1 Testes de corroso acelerada .............................................................................. 32

5.2.2 Testes de Pull-off ................................................................................................. 44

6 CONCLUSES .......................................................................................... 46

7 SUGESTOES PARA FUTUROS TRABALHOS ......................................... 47

8 BIBLIOGRAFIA .......................................................................................... 48

RESUMO

Para prevenir a corroso de alumnio e suas ligas, diversos tratamentos

de superfcie tm sido estudados. Entre estes, destacam-se os filmes de sila-

nos que so alternativas aos tratamentos convencionais, j que no so preju-

diciais ao meio ambiente. Neste contexto, este trabalho compara dois revesti-

mentos silanos. O primeira revestimento investigado foi a base de MEMO/Bis-

EGMP/TiB e; o segundo recobrimento estudado foi a base de TEOS e inibido-

res. As amostras sofreram pr-tratamento antes da deposio dos revestimen-

tos e, a camada de silano aplicada foi sintetizada atravs do mtodo de sol-gel.

Aps a cura do silano, todas as amostras foram cobertas com tinta epxi co-

mercial para promover o acabamento final nas peas antes de imergi-las em

soluo de NaCl 3,5%. Tcnicas eletroqumicas foram utilizadas para avaliar a

eficcia da proteo obtida com a aplicao do silano. Anlises pticas e mi-

croscpicas foram realizadas para avaliar a homogeneidade da superficie do

filme e a presena ou no de defeitos. As amostras foram testadas em ambien-

te simulado de corroso agressiva. Os filmes contendo MEMO/Bis-EGMP/TiB

no tiveram boa performance na proteo a corroso. Por outro lado, as amos-

tras preparadas com TEOS e inibidores mostraram comportamento excelente e

o revestimento protegeu a superfcie do alumnio contra a corroso. Como a

aderncia do silano e da pintura aplicada s amostras importante para prote-

ger contra corroso, tambm foram feitos testes de aderncia para comprovar

a qualidade dos revestimentos.

1

1 INTRODUO

O alumnio um dos metais mais utilizados e conhecido por suas pro-

priedades como baixa densidade, alta condutividade e alta maleabilidade 1. As

ligas de alumnio so altamente utilizadas, pois alcanam boas propriedades

mecnicas com menores densidades que outros materiais como ligas de Ferro.

A densidade das ligas do Alumnio em torno de 2,7g/cm3 enquanto que do

ao gira ao redor de 8 g/cm3.

O alumnio puro muito malevel e tem baixa resistncia mecnica, po-

rm quando ligado alcana timas propriedades. As excelentes propriedades

mecnicas da liga de alumnio AA2024-T3 justificam seu uso em muitas aplica-

es. Devido presena de elementos de liga, tais como o cobre, h precipita-

o de intermetlicos.

Essas precipitaes aumentam a resistncia mecnica do material, po-

rm provocam atividades eletroqumicas localizadas e podem levar ao desen-

volvimento de corroso localizada2. Devido tendncia a corroso por pitting

destas ligas, necessrio que o alumnio AA2024-T3 receba um pr-

tratamento para prevenir futuros danos causados pela corroso e tambm pre-

parar a superfcie para a posterior pintura. Normalmente a camada de conver-

so superficial no alumnio desenvolvida anodicamente, com aplicao de

corrente eltrica ou quimicamente atravs da reao de solues de cromo3.

Porm este ltimo sistema no ambientalmente seguro, uma vez que o cro-

mo altamente txico. Desta maneira, com o objetivo de reduzir a aplicao de

cromo nestes processos, sistemas contendo silanos tm sido estudados como

alternativas para revestimentos de ligas de alumnio19. Silanos so alternativas

baratas em relao ao cromo e podem ser aplicados em superfcies a baixas

temperaturas e so ambientalmente seguros.

Tcnicas eletroqumicas, anlise de superfcie e testes de corroso ace-

lerada foram realizados para identificar a eficincia de dois tipos de revestimen-

tos em ligas AA2024-T3, a base de Bis-EGMP/MEMO/TiB e a base de TEOS e

inibidores.

2 OBJETIVOS

O objetivo geral deste trabalho foi investigar a proteo oferecida por

dois tipos de revestimentos obtidos pelo mtodo sol-gel, para uma liga alumnio

AA2024-T3. No estudo do primeiro revestimento, foi analisado o efeito do com-

posto chamado TiB (Butxido de Titnio (IV)) como catalisador na preparao

de um sistema sol-gel utilizando Bis-EGMP (Bis(2-fosfato de etil-metacriloiloxil)

e MEMO (3-metacriloxi-propil-trimetoxi-silano). Na investigao do segundo

revestimento estudou-se a utilizao de silanos a base de TEOS (tetraetilorto-

silicato) e componente fosfonado (cido aminotrimetilenofosfnico (ATMP)

Para se atingir este objetivo geral, os seguintes objetivos especficos fo-

ram determinados:

- Preparao da superfcie dos substratos de alumnio AA2024-T3: lixa-

mento, lavagem e secagem;

- Preparao dos sistemas sol-gel:

- Deposio dos filmes sobre os substratos de alumnio previamente

preparados, atravs da imerso e vagarosa remoo, seguido por

secagem em estufa, seguido por pintura com tinta epxi;

- Caracterizao dos revestimentos: curvas de polarizao, microscopia

ptica, microscopia eletrnica de varredura;

- Caracterizao quanto proteo corrosiva: ensaios de corroso ace-

lerada, teste de aderncia e rea de falha.

3 REVISAO BIBLIOGRFICA

3.1 Ligas de Alumnio

O alumnio amplamente utilizado em todo o mundo para aplicaes

que requerem baixa densidade e altas propriedades mecnicas, como aplica-

es aeronuticas e martimas.

As ligas de alumnio da srie AA2XXX tem o cobre como segundo ele-

mento principal. A liga 2024 uma liga de alumnio para usinagem de alta re-

sistncia. Esta liga apresenta boas caractersticas de usinabilidade, capacidade

de acabamento supercial e perfurao profunda. Aplicaes tpicas incluem

equipamentos e estruturas para aviao, componentes de computadores, en-

grenagens, eixos, pinos de dobradias, blocos e componentes de vlvulas,

porcas, parafusos, prendedores, componentes de freio e caminhes. 10

A composio nominal da liga AA2024-T3, alm do alumnio, mostrada

na Tabela 1 11. O cdigo T3 indica o tipo de tratamento trmico desta liga, indi-

cando que foi tratado em trs etapas: a primeira etapa de solubilizao com

aquecimento, a segunda etapa trabalhada a frio e a terceira etapa envelheci-

mento naturalmente (endurecida por envelhecimento)12.

Tabela 1: Composio nominal da liga de Aluminio AA2024-T3

Elemento Cu Mg Si Fe Mn Cr Zn Ti outros

Proporo

(em massa) 3,84,9 1,2 1,8 0,5 0,5 0,3 0,9 0,1 0,15 0,15 0,15

Devido distribuio no homognea do cobre, outros metais e forma-

o de intermetlicos no material, micro clulas de corroso galvnica podem

ser formadas. Na Figura 1 tem-se o exemplo de uma amostra de alumnio

AA2024 com a presena de precipitados13.

Figura 1: Seo longitudinal de alumnio AA2024 forjado. A microbarra repre-senta 20m. Al2Cu (cinza) e Al2CuMg (negros) presentes.

Devido ao fato deste material possuir muitos precipitados, esta liga tem

baixa resistncia contra corroso por pitting14. A corroso por pittings caracte-

rizada pela formao de pits. Pits so normalmente bastante pequenos, mas

em condies extremas podem inclusive perfurar o material. As pequenas mi-

cro clulas formadas pela distribuio no homognea so formadas por dois

metais (Cu e Al, por exemplo) e eletrlito, isto leva a corroso galvnica locali-

zada. O ataque ao metal menos nobre continua at que o alumnio da vizi-

nhana seja completamente consumido15. A corroso por pitting normalmente

comea na regio rica em intermetlico de Cu (partculas de segunda fase) no

AA2024-T3. H presena de micro defeitos no filme de xido e de diferenas

de potencial entre partculas de intermetlicos e a matriz de alumnio. Esses

micros defeitos e pares galvnicos podem resultar em ataque localizado e au-

mento da susceptibilidade do AA2024-T3 corroso por pitting quando a liga

exposta a solues com ons Cl16. Na Figura 2 mostra-se um exemplo de cor-

roso por pitting em alumnio AA2024-T3 aps 15h de exposio nvoa sali-

na14.

Figura 2: Micrografia tica da superfcie de um corpo de prova da liga 2024-T3:

(a) antes do ataque salino, (b) aps 15 horas de ataque por nvoa salina (solu-

o aquosa, 3,5% NaCl)

Na Figura 2 percebe-se que a corroso d-se principalmente ao redor

dos precipitados. As propriedades mecnicas do AA2024-T3 ocorrem devido

precipitao de partculas de intermetlicos. Portanto, principalmente para o

AA2024-T3 o tratamento para construir um revestimento protetor no material

deve ser realizado em temperaturas inferiores a 120oC para prevenir a deterio-

rao das propriedades mecnicas devido a dissoluo dos intermetlicos7.

A Figura 3 representa uma partcula de Al2CuMg, um dos responsveis

pelas propriedades mecnicas no AA2024-T316.

Figura 3: Partcula de Al2CuMg em matriz de alumnio.

Estas partculas, apesar de serem muitas vezes pequenas, so o ponto

de nucleao para o crescimento da corroso por pitting. A Figura 3 ilustra co-

mo a corroso por pitting se apresenta no interior do material. Muitas vezes a

profundidade desta corroso muito maior que o dimetro da superfcie.

Figura 4: Representao lateral de uma corroso por pitting.

Como representado na Figura 3, a corroso por pitting pode atingir gran-

des profundidades no interior do material e passar quase despercebida na su-

perfcie, podendo causar srios danos estruturas.

3.2 Filmes de Silano

Silanos so polmeros feitos essencialmente a partir de Si e O na sua

estrutura. A forte ligao entre estes componentes responsvel pela alta es-

tabilidade trmica e compatibilidade com superfcies metlicas. Quando funcio-

nalizados com compostos orgnicos podem formar uma ligao entre superf-

cies metlicas e pinturas ou adesivos17.

Os silanos podem ser classificados de acordo com sua natureza em dois

tipos, os chamados monossilanos com frmula geral, X3Si(CH2)Y, possuem

trs grupos hidrolisveis (X), e os bissilanos que possuem seis grupos hidroli-

sveis, possuindo a estrutura geral X3Si(CH2)nYm(CH2)nSiX311. A Figura 5 mos-

tra um esquema da deposio dos filmes de monossilanos e bissilanos.

Figura 5: Esquema de formao de filmes (a) bissilanos e (b) monossilanos. 18

Quando componentes orgnicos e inorgnicos trabalham juntos, estes

so chamados de silanos hbridos e o material combina propriedades orgnicas

e inorgnicas. Os componentes orgnicos so responsveis por aumentar a

espessura do recobrimento e diminuir a temperatura de cura, enquanto que os

componentes inorgnicos so responsveis pela compatibilidade com a super-

fcie do metal9.

Os filmes de silano podem ser produzidos atravs do processo de sol-

gel. Neste processo a soluo precursora gelatiniza atravs da evaporao do

solvente, ento o filme gelatinoso curado para formar a rede final de ligaes

qumicas. Atravs deste processo a cura no necessita ser feita em temperatu-

ras elevadas e o material formado mais homogneo19.

Pode-se dividir o processo de formao por sol-gel em quatro etapas6:

1) Hidrlise do precursor para formar ligaes Si-OH

2) Condensao e polimerizao dos monmeros com formao da ca-

deia.

3) Crescimento das partculas

4) Aglomerao e formao da rede final.

O sol pode ser aplicado por imerso diretamente na superfcie do metal

previamente tratada e a formao do gel pode ocorrer diretamente na superf-

cie atravs da evaporao do solvente e posterior cura com tratamento trmico.

A espessura do filme aplicado de extrema importncia, pois est relacio-

nada com a adeso do material ao substrato. Os filmes de silano so normal-

mente menos espessos que os tracionais recobrimentos com cromatos, que

possuem em torno de 3 m normalmente de espessura. Conforme a Figura 6,

proposto por Zhu e Ooij20 a espessura do filme de silano pode variar conforme

a concentrao do silano precursor.

Figura 6: Espessura de filmes obtidos por Zhu e Ooij de acordo com a concen-trao do silano precursor. Substrato de ao inoxidvel.

Sendo assim, a espessura de um filme de silano pode variar significati-

vamente dependendo da concentrao da soluo.

3.3 Revestimento de Silano aplicados em AA2024-T3

Para evitar a corroso do alumnio, uma camada de converso nor-

malmente aplicada. Apesar do timo desempenho do cromo para construir esta

camada de revestimento, sabe-se que o cromo um elemento txico que

prejudicial ao meio ambiente. Por isso, muitos estudos tm sido realizados na

busca por alternativas ao uso do cromo. 1,5,2125.

O desenvolvimento de alternativas ao cromo tem mostrado bons resulta-

dos. Revestimentos livres de poros feitos atravs do sistema sol-gel oferecem

uma barreira fsica eficaz e tambm boa adeso ao material7.

A aplicao de revestimentos de silanos hbridos no AA2024 forma uma

barreira que evita a entrada de eletrlitos e reduz o efeito de corroso. As re-

des de silano tem baixa difusibilidade ao oxignio e silanos hbridos podem li-

gar-se com o metal da superfcie, pois possuem elementos inorgnicos mas

tambm compatvel com as camadas de pintura e/ou adesivo pois tambm

Concentrao

Esp

essu

ra d

o f

ilme

possui partes orgnicas em sua formulao. Dessa forma possvel utilizar-se

de vantagens tanto da parte orgnica quanto da parte inorgnica do revesti-

mento hbrido. A parte orgnica responsvel por prover flexibilidade ao filme

e aumentar a compatibilidade entre o revestimento silano e a pintura posterior

enquanto que, as partes inorgnicas do silano hbrido promovem maior adeso

superfcie do metal e aumentam a ductilidade do filme 26.

O mais importante para as ligas de alumnio a estabilidade da interface

alumnio/sol-gel. O revestimento deve ser estvel, organizado e bem aderido

superfcie, sem estas caractersticas a proteo contra a corroso no ser

efetiva 26.

Neste trabalho utilizou-se Bis-EGMP (Bis(2-fosfato de etil-metacriloiloxil)

como componente fosfonado na primeira parte do trabalho, na segunda parte

do trabalho o componente fosfonado utilizado foi o ATMP (cido aminotrimeti-

lenofosfnico). O uso de fsforos em revestimentos hbridos interessante,

pois ele contribui com propriedades como aumento da aderncia da camada de

revestimento e o metal. Monmeros contendo fsforo so capazes de participar

da formao do filme juntamente com outros precursores orgnicos e inorgni-

cos. Si e P podem formar uma rede Si-O-P, resultando em uma rede mais es-

pessa e resistente para o revestimento5,19.

Para formar o filme, a amostra deve ser submersa na soluo. Grupos

SiOH ligam-se com os hidrxidos da superfcie do metal, como mostrado na

Figura 7. Aps isso, ocorre o processo de cura. Nesta etapa o sistema elimina

gua e h formao de ligaes qumicas entre o silano e a superfcie. Neste

ponto a superfcie do metal coberta com o silano. Grupos SiOH que no se

ligaram com a superfcie do metal podem ligar-se entre si, essa a etapa cha-

mada de condensao e ocorre durante hidrlise e cura11.

Figura 7: Esquema da deposio do silano na superfcie metlica.

3.4 Uso de ATMP em revestimentos de silano

Para ser eficiente evitando a corroso do substrato, a camada de silano

deve ser completamente perfeita, sem poros ou rachaduras, uma vez que este

revestimento funciona atuando como barreira fsica e como promotor de ade-

so entre o metal e a pintura final. Visando a melhora da proteo, tem se es-

tudado2730 o uso de inibidores de corroso juntamente com o revestimento.

O uso do ATMP (cido aminotrimetilenofosfnico) ajuda na formao de

compostos pouco solveis com os ons do metal, que precipitam na superfcie

reforando a barreira de proteo29 e na formao de um filme mais homog-

neo5. ATMP contm trs grupos fosfnicos e um ction amnio, como mostra-

do na Figura 8. J sabido que ele funciona como inibidor em ao carbono

agindo favoravelmente graas s suas propriedades quelantes, ou seja, este

composto pode quelar com os ctions do metal 30,31.

Cura

Figura 8: Estrutura molecular do ATMP

Devido presena destes trs grupos fosfnicos, o ATMP pode reagir

com o metal, tornando-se um timo componente na formao dos filmes de

silano.

4 MATERIAIS E MTODOS

O fluxograma da Figura 9 representa, resumidamente, a metodologia utili-

zada neste trabalho.

Figura 9: Representao da metodologia utilizada durante o trabalho

Os materiais utilizados neste trabalho experimental esto descritos na

Tabela 2.

Tabela 2: Materiais utilizados para a investigao

Material Funo

Placas de alumnio (AA2024-T3) Substrato

Novaclean Al86 Desengraxante

MEMO(3-metacriloxi-propil-trimetoxi-silano) Silano precursor

Bis-EGMP(Bis(2-fosfato de etil-metacriloiloxil) Componente inibidor

TiB (Butxido de Titnio (IV)) Catalisador

TEOS (tetraetilortosilicato) Silano precursor

ATMP (cido aminotrimetilenofosfnico) Componente inibidor

Anlises

Tcnicas de anlise superficial

Testes de corroso acelerados

Tcnicas eletroqumicas

Deposio dos filmes

Preparao da soluo Deposio do filme

Preparao da superfcie

Corte Lixamento Limpeza

4.1 Preparao da Superfcie

4.1.1 Revestimento 1: Sistema MEMO/Bis-EGMP/TiB

As placas de AA2024-T3 foram lixadas utilizando lixa dgua nmeros

340, 600 e 1200 respectivamente. Aps esta etapa todas foram lavadas com

gua destilada, etanol e acetona, seguido por um minuto de imerso em limpa-

dor alcalino comercial (Novaclean Al86, Henkel), lavadas com gua destilada

novamente e secas.

Esta etapa de extrema importncia, pois prepara a superfcie para re-

ceber o revestimento. O lixamento prvio garante a rugosidade da superfcie

que facilita a adeso do revestimento. A limpeza com gua, etanol e acetona

garante o desengraxe da superfcie, assim a soluo de recobrimento estar

em contato direto com a superfcie do metal. O uso do Novaclean Al86 (desen-

graxante liquido de uso comercial) trabalha na limpeza da superfcie e cria s-

tios mais ativos. Sua principal funo desengraxe e desoxidao da superf-

cie do alumnio. A secagem final garante que o substrato no fique mido, evi-

tando bolhas durante a deposio e cura do sol-gel.

4.1.2 Revestimento 2: Sistema TEOS e inibidores

As amostras foram preparadas como descrito em estudos anteriores de

Dalmoro et al. 27. Resumidamente, as amostras de AA2024-T3 foram submeti-

das ao polimento mecnico com lixas de carbeto de silcio at granulometria

1200. Logo lavadas com gua destilada seguido de imerso por 5 min em 0,05

mol.L-1 cido actico, lavadas com gua novamente e secas com ar quente.

4.2 Preparao do sistema sol-gel

4.2.1 Revestimento 1: Sistema MEMO/Bis-EGMP/TiB

MEMO (3-metacriloxi-propil-trimetoxi-silano) foi hidrolisado na proporo

molar de 0,05:0,015:0,01 de MEMO:gua:Etanol. O processo de hidrlise ocor-

reu durante 6 horas, com agitao constante e sistema fechado para evitar a

evaporao do etanol. Aps a hidrlise houve a mistura com Bis-EGMP (Bis(2-

fosfato de etil-metacriloiloxil)) na proporo molar de 1:1 5.

Esta soluo foi dividida em trs partes. A primeira no recebeu nenhum

tipo de catalisador, na segunda foi adicionado 0,1% em peso de TiB e a tercei-

ra foi catalisada com 1% de TiB. Todas foram diludas com 20% (em volume)

de etanol para ajuste de viscosidade.

As amostras preparadas previamente foram submersas nestas solues

por 4 minutos e removidas vagarosamente, evitando bolhas e garantindo distri-

buio homognea. Foram secas em temperatura ambiente durante 24 horas

em posio horizontal para evaporao do solvente, depois todas as amostras

foram curadas a 110C durante 3 horas em forno.

Alm da temperatura de 110C, tambm foram testadas as temperaturas

de 90C e 100C, mas no houve reao nestas temperaturas. A 110C a for-

mao do filme foi somente observada com as amostras preparadas utilizando-

se 1% de TiB. As demais amostras no tiveram formao do filme homogene-

amente, permanecendo uma camada de soluo lquida viscosa sobre as pla-

cas de alumnio cobertas com soluo sem catalisador e quebra do filme na

soluo catalisada com 0,1% de TiB.

O uso de temperaturas superiores a 110C foi evitada para prevenir de-

gradao das propriedades mecnicas do AA2024-T3 que ocorre em tempera-

turas superiores a 120C, conforme explicado na sesso 3.1.

4.2.2 Revestimento 2: Sistema TEOS e inibidores

As amostras foram preparadas como descrito em estudos anteriores por

Dalmoro et. al 27 utilizando-se a proporo de precursores que apresentou os

melhores resultados na formao do filme durante os estudos, que : 90% eta-

nol, 4% de TEOS e 6% soluo aquosa contendo cido aminotrimetilenofosf-

nico (ATMP) de modo que a concentrao no banho fosse 5x10-4 mol.L-1 de

ATMP.

Os Corpos de prova foram lixados at a granulometria 1200. Em segui-

da, foram lavados com gua destilada, secos com ar quente e transferidos para

o banho de silano, onde permaneceram por 30 minutos. A evaporao foi por

24h em posio horizontal e o processo de cura por 1h em temperatura 100

C.11

4.3 Caracterizao do revestimento

4.3.1 Tcnicas eletroqumicas

4.3.1.1 Revestimento 1: Sistema MEMO/Bis-EGMP/TiB

Foram feitas curvas de polarizao tanto para as amostras no recober-

tas como para as recobertas com filme obtido a partir da soluo preparada

com TiB 1%.

Os testes ocorreram em temperatura ambiente em soluo de NaCl

0,05M. O modelo da clula eletroqumica utilizado mostrado na Figura 10.

Esta clula foi montada com trs eletrodos. A amostra de AA2024-T3 recoberta

com o silano hbrido medindo 1 cm2 de rea foi usada como eletrodo de traba-

lho. Como contra-eletrodo foi usado ao inox e como eletrodo de referncia o

padro de prata (Ag/AgCl (KCl 3M)) foi empregado.

Todos os experimentos foram realizados no equipamento AutoLab 302N

potenciostato-galvanostato (Figura 11).

Figura 10: Clula eletroqumica utilizada nos testes de polarizao.

Figura 11: Equipamento Autolab 302N

O potencial foi aplicado de -1V a 1,25V e a resposta medida em ampe-

res. Antes do comeo do ensaio para plotagem da curva E vs log I, os eletro-

dos de trabalho foram deixados em contato com a soluo de NaCl por 45min

para a estabilizao do sistema.

A resistncia polarizao e a corrente de corroso foram calculadas

utilizando o mtodo de Tafel. O mtodo de Tafel relaciona a voltagem aplicada

com a corrente medida para uma dada voltagem. A dependncia da corrente (I)

sobre o potencial (E) exponencial, sugerindo uma relao linear entre log I e

E conhecida como relao de Tafel. As correntes de corroso foram obtidas

utilizando os diagramas de polarizao, como exemplificado na Figura 12 32.

Figura 12: Exemplo da curva de polarizao e mtodo de Tafel 32.

A corrente eltrica, ou seja, taxa de fluxo dos eltrons indica a taxa da

reao redox na superfcie do material. A resistncia polarizao medida

segundo a razo entre a diferena de potencial e a diferena de corrente de

eltrons. Quanto maior a resistncia polarizao, mais potencial pode ser

aplicado na amostra sem que a corrente de eltrons seja muito grande. Ou se-

ja, neste caso a reao redox no acentuada e a resistncia do material

corroso maior. 33

4.3.1.2 Revestimento 2: Sistema TEOS e inibidores

A caracterizao eletroqumica no foi realizada para este sistema, pois

seu comportamento eletroqumico foi reportado em estudos anteriores 27.

4.3.2 Microscopia ptica

Todas as amostras foram analisadas em microscpio ptico antes de se-

rem expostas aos testes de corroso. Durante a realizao dos testes elas fo-

ram analisadas semanalmente em microscpio.

Utilizando um microscpio ptico foi possvel identificar detalhes at uma

magnificao de 250x. O microscpio utilizado foi o Dino-Lite Optical Microsco-

pe Pro (Figura 13).

Figura 13: Dino-Lite Optical Microscope Pro, microscpio ptico utilizado duran-

te este estudo.

4.3.3 Microscopia Eletrnica de Varredura

A morfologia da superfcie e os produtos de corroso foram analisados

com o auxlio de Microscopia Eletrnica de Varredura (MEV). O equipamento

utilizado foi o Focused Ion Beam Zeiss Neon 40 MEV equipado com Espec-

troscopia de Raios X e EDS (Espectroscopia de Energia dispersiva) acoplado,

operando a 30kV (Figura 14).

Figura 14: Microscopio Eletronico de Varredura localizado no Centro de Pes-

quisas em Nano Engenharia da Universitat Politcnica de Catalunya (CRnE-

UPC).

4.3.4 Ensaios de corroso, aderncia e rea de falha

Para os ensaios de corroso as amostras do sistema MEMO/Bis-

EGMP/TiB foram cortadas em formato 50x50 mm. As amostras do sistema

TEOS e inibidores foram cortadas na forma de retngulos de 100x50 mm. Dois

grupos de amostras foram testadas. O primeiro grupo com silano, recoberto

com o filme de silano hbrido e pintado com tinta comercial epxi. O segundo

grupo foi apenas pintado com tinta epxi, sem o prvio recobrimento com sila-

no.

As amostras foram qualitativamente analisadas aps serem expostas

aos testes de corroso acelerada. Um rob com ciclos pr-programados foi

utilizado (Figura 15). Este rob consiste em dois braos articulados onde as

amostras so penduradas e dois recipientes de 50L cada para submergir as

amostras.

Os ciclos durante o teste de corroso acelerada ocorrem em quatro eta-

pas:

1. Imerso: As amostras so submersas durante 15 minutos.

2. Emerso: Os braos articulados emergem as amostras e permanecem

fora da soluo por 30 minutos.

3. Secagem: 10 minutos com lmpadas de 60W.

4. Resfriamento: 5 minutos com as lmpadas apagadas.

Figura 15: Rob utilizado nos testes de corroso acelerada.

Quando a quarta etapa termina, o ciclo recomea. Cada ciclo completo

tem durao de 60 minutos e mantm-se at que as amostras no resistam

mais a corroso.

As amostras assim testadas foram avaliadas de acordo com a norma

ASTM D1654-05 (Standard Test Method for Evaluation of Painted or Coated

Specimens Subjected to Corrosive Environments).34 Seguindo esta norma as

amostras foram lavadas com gua destilada a 40C e secas antes da anlise

do efeito da corroso. Com uma ferramenta apropriada, foi removida a parte

mais danificada pela corroso. Aps esta etapa, as partes que ficaram sem

revestimento so medidas e classificadas de acordo com a Tabela 3.

Tabela 3: Classificao do material relativa a rea corroda.

Classificao Arrancamento a partir

da linha (mm) rea da falha (%)

10 0 0

9 De 0 a 0,5 De 0 a 1

8 De 0,5 a 1,0 De 2 a 3

7 De 1,0 a 2,0 De 4 a 6

6 De 2,0 a 3,0 De 7 a 10

5 De 3,0 a 5,0 De 11a 20

4 De 5,0 a 7,0 De 21 a 30

3 De 7,0 a 10,0 De 31 a 40

2 De 10,0 a 13,0 De 41 a 55

1 De 13,0 a 16,0 De 56 a 75

0 > 16,0 > 75

De acordo com a norma ASTM D1654-05 para avaliar as reas afetadas

devido corroso localizada, toda a rea corroda deve ser destacada da su-

perfcie da amostra. Utilizando um estilete e com cuidado para no danificar a

superfcie, toda a superfcie que foi afetada foi destacada. Um padro milimtri-

co foi utilizado, como mostrado na Figura 16, para calcular a rea afetada.

Figura 16: Esquema do papel milimetrado utilizado para medir as reas afeta-

das.

Com o auxlio do papel milimetrado calculado o percentual total da

amostra que foi afetado pela corroso. Toda a rea que foi arrancada com o

estilete considerada.

4.3.5 Testes de adeso

As amostras foram testadas conforme a ISO 4624:2002 Pinturas e

vernizes: Teste de pull-off para medida de adeso. Seguindo esta norma, um

agarrador colado diretamente na superfcie do revestimento a ser testado

utilizando um adesivo epxi. Aps o tempo de cura do adesivo, utilizando um

medidor de tenso, a fora utilizada para arrancar o agarrador da superfcie

medida.

O resultado do teste a tenso necessria para romper a parte mais

fraca da interface ou o componente mais frgil. O mtodo utilizado para o teste

foi somente em um dos lados da superfcie, utilizando somente um agarrador,

adequado para substratos rgidos. O tempo de cura do adesivo foi de 24 horas

e aps este tempo o teste de pull-off foi feito.

A natureza de falha tambm pode ser classificada. A Tabela 4 mostra a

classificao segundo natureza de falha.

Tabela 4: Classificao do tipo de falha segundo sua natureza.

Classificao Tipo de falha A Falha coesiva do substrato

A/B Falha adesiva entre o substrato e o primeiro revestimento

B Falha coesiva do primeiro revestimento

B/C Falha adesiva entre o primeiro e o secundo revestimento

N Falha coesiva no ensimo revestimento de um sistema multicamadas

n/m Falha adesiva entre dois revestimentos em um sistema multicamadas

-/Y Falha adesiva entra o revestimento final e o adesivo

Y Falha coesiva do adesivo

Y/Z Falha adesiva entre o adesivo e agarrador

A tenso para arrancar o agarrador, (Mpa), para cada teste, dada

pela equao = F/A, onde F a fora (N) e A a rea do agarrador (mm2).

5 RESULTADOS E DISCUSSES

5.1 Revestimento 1: Sistema MEMO/Bis-EGMP/TiB

5.1.1 Caracterizao eletroqumica

As curvas de polarizao de amostras recobertas e no recobertas com

silano foram comparadas. Na Figura 17, possvel observar as curvas de

amostras AA2024-T3 recobertas com MEMO/Bis-EGMP/TiB1% e sem recobri-

mento.

Figura 17: Curvas de polarizaao de AA2024-T3 em NaCl 0,05M para amostras

recobertas com silano (TiB 1%) e no recobertas (sem recobrimento).

possvel perceber que as amostras recobertas com silano, apesar de

terem um potencial mais baixo de corroso, tiveram menor densidade de cor-

rente em respostas voltagem aplicada que as amostras sem recobrimento.

Isso significa que o silano foi eficaz na proteo da superfcie a corroso, dimi-

nuindo o fluxo de eltrons atravs da superfcie.O deslocamento da curva para

baixo e para a esquerda quando o TiB adicionado um inidicativo de inibidor

catdico, porm este comportamento no foi estudado mais profundamente

durante este estudo.

Utilizando os dados obtidos a partir das curvas de polarizao e aplican-

do-se o mtodo de Tafel, foi possvel calcular o potencial de corroso (Ecorr), a

resistncia polarizao ( Rp) e a taxa de corroso para as amostras, cujos

resultados se encontram na Tabela 5.

Tabela 5: Parmetros obtidos pelo mtodo de Tafel para amostras com e sem reves-

timento.

Com revestimento Sem revestimento

Ecorr (V) - 0,602 - 0,443

Rp (Ohm) 6,86E+03 4,83E+03

Taxa de corroso (mm/ano) 5,36E-04 3,78E-03

Observando-se os parmetros da Tabela 5 possvel perceber que as

amostras recobertas com silano tiveram melhor resistncia polarizao, resul-

tando em uma taxa de corroso mais lenta para estas amostras.

As amostras revestidas com TiB 0,1% tambm foram testadas mas

apresentaram pouca diferena quando comparadas s amostras no recober-

tas, como mostrado na Figura 18. Percebe-se apenas uma pequena mudana

na curva catdica, indicativo do papel de inibidor catdico do TiB. Porm como

comentado anteriormente, este estudo no foi aprofundado nesta pesquisa.

Figura 18: Curvas de polarizao para AA2024-T3 em NaCl 0,05M para amos-

tras revestidas com filme de silano (TiB 1% e TiB 0,1%) e amostra no revesti-

da (sem recobrimento).

As curvas de polarizao para o material revestido com soluo catali-

sada com TiB 0,1% e amostras no revestidas so praticamente iguais. Isso

provavelmente ocorreu porque o filme no era homogneo, com falhas e no

ofereceu proteo como barreira fsica para a superfcie do alumnio.

De maneira geral, conclui-se a partir dos resultados das curvas de pola-

rizao, que um filme de silano curado com maior concentrao de catalisador

(1% TiB) permitiu a formao de um melhor revestimento e concentraes mui-

to baixas no tiveram efeito para a formao de rede de silanos, nas condies

testadas.

5.1.2 Tcnicas de anlises de superfcies

Os filmes de silano compostos com MEMO/Bis-EGMP/TiB1% foram ana-

lisado utilizando a tcnica de MEV antes de serem expostos ao teste de corro-

so acelerado. A anlise mostrou que o filme tinha algumas rachaduras e no

era bem aderido superfcie do metal. Na Figura 19 h uma imagem da super-

fcie de uma amostra de AA2024-T3 revestida, onde algumas rachaduras e bo-

lhas podem ser observadas.

Figura 19: Analise de MEV de filme de silano com MEMO/Bis-EGMP/TiB1%,

Algumas rachadura e bolhas podem ser vistas.

Na Figura 20 v-se detalhadamente uma zona onde o filme de silano

no est bem aderido devido fragilidade do revestimento. V-se uma zona

destacada e rachaduras na superfcie do filme, assim como o alumnio lixado

como substrato.

Figura 20: Detalhe de uma rea falhada. Algumas marcas do processo de poli-

mento so vistas na superfcie do alumnio.

Uma vista lateral do filme de silano pode ser obervada na Figura 21.

Percebe-se a espessura do filme e como o silano interage com a superfcie do

alumnio. interessante observar que nem todo o filme interage com o alum-

nio, apenas alguns pontos esto diretamente conectados. A espessura do fil-

me de aproximadamente 55-65 m bastante elevada.

Figura 21: Vista lateral do revestimento a base de MEMO/Bis-

EGMP/TiB1%, mostrando a espessura e pouca interao entre o silano e a su-

perfcie do alumnio.

Esta imagem auxilia a entender porque o desempenho do sistema ME-

MO/Bis-EGMP/TiB1% (discutido na prxima seo) em NaCl e aps a aplica-

o da tinta epxi foi no-satisfatria. Esta composio resultou em um filme de

silano bastante frgil e espesso, ento a camada de epxi aplicada aps o sila-

no no ficou bem aderida.

5.1.3 Testes de Corroso

As amostras compostas por AA2024-silano-tinta epxi, sofreram grandes

danos aps apenas trs dias sob condies de corroso acelerada (Figura 22).

O filme descascou completamente do metal e severos produtos de corroso se

formaram na superfcie do alumnio devido ao da corroso.

Figura 22: Painis teste compostos pelo sistema com silano, mostrando a evo-

luo da corroso: a) amostra antes de ser exposta ao ensaio; b) mesma

amostra aps trs dias de imerso em NaCl 3,5%.

Analisando a Figura 23 possvel observar que o revestimento de silano

no teve boa adeso com o substrato e nem com o revestimento epxi. Este foi

o principal problema neste caso, uma vez que o epxi no estava bem aderido,

os eletrlitos estavam livres para atingir a superfcie do alumnio, difundindo-se

entre as camadas, causando severa corroso no alumnio.

Figura 23: Revestimetnos com silano aps ensaio de corroso acelerada: a)

revestimento silano destacado (sem pintura epxi); b) separaao entre o silano

e a tinta epxi.

Os resultados presentes nesta seo no so compatveis aos obtidos

na sesso de testes de curvas de polarizao. Neste caso o meio corrosivo

mais agressivo que o usado no estudo com as curvas de polarizao. Adicio-

nalmente, os resultados do teste de corroso acelerados so mais representa-

tivos que as anlises por polarizao devido a maior rea de ensaio e maior

nmero de amostras. Ento, se pode afirmar que a rea escolhida para os es-

tudos de polarizao no foi representativa e outra anlise de polarizao aps

trs dias de imerso deveria apresentar resultados mais semelhantes aos dos

testes de corroso acelerada.

5.2 Revestimento 2: Estudo do sistema TEOS e inibidores

5.2.1 Testes de corroso acelerada

Nesta etapa da pesquisa, o comportamento das amostras revestidas

com TEOS e inibidores foi avaliado. As amostras foram expostas ao ambiente

de corroso onde o nvel de NaCl alcana 3,5%. As amostras foram analisadas

qualitativamente (analise microscpica e visual), testes de aderncia (quantita-

tivo) e clculo da rea afetada pela corroso conforme ASTM D1654-05 tam-

bm foram realizados. Adicionalmente, algumas imagens de MEV foram feitas

antes e aps a exposio das amostras a corroso acelerada.

As amostras foram analisadas semanalmente utilizando um microscpio

ptico e observaes visuais. O estudo teve durao de 45 dias. As amostras

cobertas somente com epxi, no resistiram ao ambiente corrosivo por mais de

30 dias, com aparecimento de bolhas prximo s marcas feitas nas amostras

conforme indicado pela norma ASTM. Por outro lado, as amostras tratadas com

TEOS e inibidores tiveram bom resultado em ambiente corrosivo, resistindo at

45 dias e sem formao de bolhas. Produtos de corroso s foram observados

nas marcas feitas antes do ensaio.

A Figura 24 mostra a evoluo do ataque nas superfcies revestidas com

epxi, sem silano como intermedirio.

Figura 24: Evoluao temporal da corrosao no AA2024-T3 coberto com tinta

epxi, sem aplicao de silano. Magnificao 15x.

Na Figura 24, algumas partes j aparecem danificadas com apenas sete

dias de teste. A sutil forma esfrica do progresso de corroso a partir das mar-

cas uma forte indicao de formao de bolhas embaixo do revestimento e

sua propagao por toda a superfcie do alumnio aps 40 dias.

A Figura 25 mostra uma rea corroda em detalhes na superfcie do

aluminio. Observam-se pontos de corroso por pites.

Figura 25: Detalhe de uma zona corroda. Magnificao de 160x.

A Figura 26 mostra a evoluo do ataque nas superfcies revestidas com

silano e tinta epxi. Percebe-se que o silano atua efetivamente como barreira

para o eletrlito e promotor de adeso na superfcie. O ataque corrosivo ocorre

somente perto das marcas feitas na superfcie da amostra e a propagao foi

evitada devido alta aderncia do silano tanto ao metal quanto a tinta epxi.

As amostras resistiram aos 45 dias de teste.

Figura 26: Evoluo temporal da corroso no AA2024-T3 coberto com silano e

tinta epxi. Magnificao de 15x.

Como explicado acima, a corroso foi generalizada nas amostras sem

aplicao do filme de silano. Aps 40 dias, toda a amostra estava afetada com

bolhas e a pintura no resistia mais. Abaixo da pintura o alumnio se mostrava

todo corrodo. Entretanto, o sistema com silano foi muito eficiente, a aderncia

foi muito melhor e a corroso somente foi observada bem prximo s marcas

feitas na superfcie.

Observando os resultados para aderncia e rea de falha ainda mais

clara a eficincia do silano aplicado antes da tinta epxi. Durante os primeiros

15 dias, as amostras cobertas com silano no apresentaram nenhuma falha

neste teste. Entretanto aps 7 dias, as amostras sem silano apresentaram pro-

blemas nos testes de aderncia e rea de falha, principalmente devido rpida

evoluo da corroso com penetrao do eletrlito.

A Figura 27 mostra a evoluo de falhas em um grfico comparativo en-

tre s sistemas com e sem silano. simples perceber como a proteo do silano

ajuda a evitar danos. No h falhas at 30 dias nas amostras com silano, nas

amostras sem silano a falha observa-se desde os primeiros dias de teste (5 7

dias).

Figura 27: Evoluo do tamanho das falhas durante o ensaio de aderncia.

Analisando a Figura 28, observa-se a evoluo temporal da corroso pe-

la rea afetada. Ao final de 45 dias, somente 5% da rea das amostras cober-

tas com silano tinham sido afetadas. J as amostras tratadas sem silano ti-

nham mais de 50% de rea afetada aps 40 dias.

Figura 28: Evoluo da rea de falha durante o ensaio de aderncia..

Com estas informaes possvel classificar as espcies testadas de

acordo com a Tabela 3 mostrada em captulos anteriores. A classificao das

amostras descrita na Tabela 6. Em ambos os testes, as amostras pintadas

com silano obtiveram melhor desempenho. De acordo com a ASTM D1654-05,

uma classificao alta se relaciona com menor ataque na superfcie do metal e

baixos nmeros significam ataque severo.

Tabela 6: Classificao das amostras de acordo com ASTM D1654-05.

Classificao

Tamanho da falha rea de falha

Sem silano Com silano Sem silano Com silano

7 8 2 7

Anlises de MEV foram realizadas para melhor analisar os filmes. Trs

amostras foram avaliadas: sem silano (Dia 0, Dia 40) e com silano (Dia 45). As

trs amostras foram cortadas ao meio com serra e polidas mecanicamente an-

tes da anlise com MEV. O principal objetivo foi verificar a interface entre o si-

lano e a superfcie do alumnio e o silano e a tinta epxi, assim como entre o

revestimento epxi e a superfcie do alumnio, nas amostras sem silano.

A imagem da Figura 29 mostra o sistema sem silano antes do incio do

ensaio de corroso (dia 0). Observa-se que o revestimento epxi tem pouca

aderncia com o substrato do AA2024-T3. H uma separao significativa en-

tre o revestimento e o alumnio em algumas zonas. direita da Figura 29 v-se

o detalhe de uma das zonas destacadas da foto esquerda (crculo amarelo

destacado). V-se a aparncia corroda desta amostra, causado em parte por

baixa aderncia e alta porosidade.

Figura 29: Amostras de sistema sem silano, antes do teste de corroso acelerada: (a)

magnificao 1000x; (b) detalhe da amostra em maior magnificao (10kx).

A Figura 30 mostra a micrografia do sistema com silano, composto por

silano hbrido e revestimento epxi. A micrografia apresenta a regio da inter-

face entre a parte corroda no entalhe feito antes dos testes e a parte do alum-

nio que ainda no corroeu.

Figura 30: Amostra de AA2024-T3 recoberto com sistema com silano, aps 45 dias em teste de corroso acelerada. Interface entre o entalhe e a superfcie de

alumnio. Magnificao 10kx.

A Figura 31 mostra com mais detalhes os produtos de corroso que apa-

recem no entalhe. A interface segue a linha do entalhe feito antes do teste

mesmo aps 45 dias de teste.

rea do entalhe cor-rodo

Alumnio no corrodo

Figura 31: Produtos de corroso formados apenas na zona do entalhe na

amostra de AA2024-T3 coberto com silano e revestimento epxi. esquerda,

as linhas pontilhadas representam o limite do entalhe (magnificao 100x), a

direita: vista lateral dos produtos de corroso no entalhe. (Magnificao: 1000x)

Finalmente, para comparar os sistema com e sem silano, foi analisado

em detalhe diferentes zonas onde houve formao de corroso na superfcie

do alumnio em uma amostra sem silano (Figura 32), podemos observar dife-

rentes morfologias que correspondem a diferentes tipos de xidos (Figuras 33-

35).

Figura 32: Placa de AA2024-T3 revestida com epxi sem silano aps 40 dias de imer-

sao em NaCl 3,5%. Em destaque, as reas analisadas atraves de MEV.

Figura 33: Micrografia de MEV da zona 1 mostrada na Figura 30. Magnificao: 10Kx

1

2

3

Figura 34: Anlise de MEV da zona 2 mostrada na Figura 30. Magnificao 1000x

Figura 35: Micrografia da zona 3 mostrada na Figura 30. Magnificao: 8400x

De acordo com a anlise EDS, os produtos de corroso apresentados na

Figura 33 so compostos majoritariamente pelos xidos da liga de alumnio.

As estruturas maiores observadas como xidos brancos na Figura 33,

cuja anlise EDS est apresentada na Figura 36, correspondem provavelmente

a Al2O3.

A composio dos precipitados na zona 3 (Figura 35), cuja a anlise

EDS est apresentada na Figura 37, so xidos de cobre e mangans alm do

alumnio, todos presentes na liga AA2024-T3.

Figura 36: Anlise de EDS comprovando existncia de xidos de alumnio basicamente.

Figura 37: Anlise de EDS dos produtos de corroso.

Deste modo conclui-se que h diversos produtos de corroso formados

quando o material no recoberto com silano que do que quando o silano est

presente, esta uma das razes porque h rpida delaminao do epxi, devi-

do s altas quantidades de produto de corroso.

5.2.2 Testes de Pull-off

As amostras foram testadas conforme a norma ISO 4624:2002 Paints

and Venaishes: Pull-off test for adhesion35. A Figura 38 mostra a evoluo da

aderncia do revestimento durante o teste de corroso acelerada.

O resultado do teste de aderncia concluiu que as amostras com silano

tiveram melhores desempenhos, tanto antes de serem expostas corroso,

assim como, aps os testes. As amostras recobertas somente com revestimen-

to epxi, sem silano, no resistiram ao teste de corroso a mais de 40 dias, e a

resistncia ruptura no teste de aderncia foi quase zero. Os testes foram rea-

lizados em apenas dois pontos em cada amostra, para uma melhor representa-

tividade aconselhado que se realizem mais pontos de testes em estudos futu-

ros.

Figura 38: Evoluo da resistncia ruptura - Teste de pull-off

A tabela 7 mostra a natureza de ruptura para cada ponto do grfico na

Figura 38.

Tabela 7. Natureza da ruptura durante o teste de pull-off de acordo com a ISO

4624.

Sem silano Com silano

Tempo

(dias)

Fora de rup-

tura (Kgf) Natureza

Tempo

(dias)

Fora de ruptura

(Kgf) Natureza

0 32 Y 0 36 B e Y

7 18 -Y 7 20 Y

15 36 AB 15 22 -Y

30 14 -Y 30 14 -Y e A/B

40 11 Y 45 14 -Y

Esta tabela mostra que o tipo mais comum de ruptura o tipo Y. Este ti-

po representa falha coesiva do adesivo. Quase todas as amostras com reves-

timento silano tiveram o mesmo tipo de falha, e a resistncia ruptura clara-

mente maior nestas amostras do que nas amostras sem silano.

Aps bastante tempo em exposio aos testes de resistncia acelerada,

as amostras com silano mantem melhor a aderncia do filme, como mostrado

na anteriormente. Aps 40 dias a aderncia para o sistema com silano maior

que no sistema sem silano. tambm importante lembrar que aps 40 dias, as

amostras revestidas somente com epxi j no resistiam ao ambiente corrosi-

vo. Ento podemos dizer que a resistncia ruptura do revestimento sem sila-

no zero se comparada a 0,44Mpa do mesmo substrato recoberto com siste-

ma silano.

As amostras recobertas com somente revestimento epxi tiveram uma

queda rpida na aderncia enquanto que o sistema silano teve queda gradual,

com tendncia a estabilizao.

6 CONCLUSES

Revestimento A: Estudos do sistema MEMO/Bis-EGMP/TiB

(i) O uso de TiB 1% na formao do revestimento de silano no foi efi-

ciente na formao na camada de silano, devido a alta fragilidade e

espessura do revestimento.

(ii) O uso de 0,1% de TiB como catalisador no foi suficiente para catali-

sar a reao de formao do revestimento nas condies testadas. O

filme obtido era repleto de rachaduras e no ofereceu nenhuma pro-

teo contra corroso.

(iii) A anlise das microestruturas das amostras recobertas mostrou que

algumas micro trincas causaram problemas de aderncia entre o re-

vestimento silano e a superfcie do alumnio. Estes micro defeitos re-

presentam um problema durante os testes de corroso, pois o eletr-

lito pode difundir atravs da camada de proteo e alcanar rapida-

mente a superfcie do metal.

Revestimento B: Estudo do sistema TEOS e inibidores

(i) O sistema mostrou alta eficincia na proteo do substrato de alum-

nio. As amostras recobertas com sistema com silano tiveram melhor

desempenho nos resultados que as amostras sem silano nos testes

de corroso acelerada.

(ii) O silano melhora a aderncia do revestimento, como observado nas

analises de MEV e testes de aderncia atravs do pull*off.

Portanto, o revestimento B, sistema TEOS/inibidores, teve muito melhor de-

sempenho que o revestimento A estudado, e assim, representa uma alternativa

aos mecanismos atualmente utilizados para proteo da superfcie do AA2024-

T3.

7 SUGESTOES PARA FUTUROS TRABALHOS

Estudo de um mtodo para obteno de filmes menos espessos;

Investigar a atuao do revestimento sobre outros tipos de superfcies

metlicas;

Estudo do papel do TiB como inibidor catdico nestes sistemas;

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