Produção de revestimentos de conversão para filme de alumina por dip coating em sol-gel - Braga, Antonio Vitor de Castro (2017)
Revestimentos cerâmicos de alumina, produzidos por dip coating em sol-gel, apresentam excelentes propriedades mecânicas, tais como resistência ao desgaste e dureza superficial, assim como elevada resistência à corrosão e baixa condutividade (térmica e elétrica). Quando usada para a produção desses filmes, a técnica de dip coating em sol-gel promove homogeneidade no revestimento, melhor controle da espessura e porosidade do filme, além de tornar possível o recobrimento de substratos com diferentes formatos e naturezas. No entanto, quando o substrato usado é o aço carbono, um óxido fracamente ligado e não protetor é formado na interface revestimento/metal durante a deposição, resultando em propriedades que comprometem a qualidade do revestimento. Dessa forma, revestimentos de conversão são aplicados sobre o substrato, seguido de tratamento térmico a temperaturas elevadas, uma etapa necessária para promover a densificação do filme, reduzindo sua porosidade. Outro efeito do tratamento térmico é a formação de estruturas amorfas ou cristalinas, dependendo da temperatura utilizada. Nesta dissertação, foram testados diferentes revestimentos de conversão (boehmita, sílica e duas combinações de sílica com boehmita), submetidos a tratamento térmico em diferentes temperaturas, entre 200°C a 600°C. Essa faixa de temperatura foi determinada por Análise Termogravimétrica dos precursores utilizados para produzir as sóis. Posteriormente, os substratos de aço carbono AISI 1020, pré-tratados com os diferentes revestimentos de conversão, foram recobertos com filme de alumina, produzido também por dip coating em sol-gel. Com o objetivo de comparar estes sistemas com aqueles produzidos sobre revestimento de conversão de fosfato de zinco, tradicionalmente usado para essa finalidade, o filme de alumina também foi depositado sobre superfície de aço carbono fosfatada. As modificações estruturais e morfológicas das superfícies foram analisadas por Difração de Raios X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), respectivamente, enquanto que a resistência à corrosão foi avaliada por Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE), Resistência à Polarização Linear (RPL) e Polarização Potenciodinâmica (PP), em solução de NaCl 3,5% m/v. Os resultados mostraram que todos os revestimentos de conversão estudados melhoraram a resistência à corrosão do aço carbono, quando comparados ao substrato sem recobrimento e mesmo ao filme produzido sobre camada de fosfato de zinco. Considerando o tipo de revestimento de conversão e o tratamento térmico utilizado, os sistemas que apresentaram a maior resistência à corrosão foram avaliados quanto à estabilidade por ensaios de EIE, após 240 horas de imersão no meio corrosivo, quanto à resistência mecânica e nanodureza, com ensaios de Nanoindentação, e quanto à rugosidade da camada intermediária, por Microscopia de Força Atômica (MFA).O sistema que apresentou o melhor comportamento anticorrosivo foi composto pelo filme de alumina produzido sobre revestimento de conversão de boehmita, tratado a 500°C. Esse sistema apresentou maior resistência à transferência de carga e à polarização (139,37 k Ω cm2 e 77778 Ω, respectivamente) e os menores valores de capacitância da dupla camada elétrica, densidade de corrente de corrosão e porosidade (2,30 x 10-5 F cm-2, 9,44 x 10-4 A m-2 e 1,01 x 10-5%). Além disso, também apresentou os melhores resultados em termos de resistência mecânica e dureza.