Revestimentos anticorrosivos à base de silanos sobre a liga de alumínio 2024-T3

Abstract

Revestimentos de silanos foram depositados sobre a liga de alumínio 2024 - T3 a fim de avaliar a sua utilização como revestimento protetor à corrosão. O capítulo I trata sobre o estudo do comportamento corrosivo de tratamentos baseados na deposição de camadas de 3-(trimetoxisililpropilmetacrilato (TMSPM) e/ou nitrato de cério sobre a liga de alumínio 2024 T-3 (AA2024 T-3). A resistência à corrosão foi avaliada por espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) durante a imersão em soluções de NaCl e Na2SO4 0,1molL-¹. Microscopia de força atômica (AFM), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectrometria de dispersão em energia (EDS) foram utilizados para avaliar a superfície antes e após os tratamentos. Os resultados eletroquímicos mostraram que o nitrato de cério, quando presente entre duas camadas de TMSPM (camada depositada tipo sandwich), aumenta a resistência à corrosão. Este comportamento foi atribuído a presença de uma camada interna rica em silício e cério e outra mais externa rica em TMSPM, a qual aumenta o efeito barreira da camada. O capítulo II mostra um material hibrido orgânico-inorgânico carregado baseado em sílica, que foi obtido pelo método sol-gel. Esse híbrido foi usado como precursor para a síntese de um novo revestimento para ser usado sobre alumínio 99,999% e a liga de alumínio 2024-T3. A caracterização do material hibrido sintetizado foi feita por espectroscopia de ressonância magnética nuclear de carbono 13 (13C NMR) e análise termogravimétrica (TGA). O comportamento corrosivo desse revestimento híbrido foi avaliado em soluções de NaCl e Na2SO4 0,1molL-¹( pH:7), e em Na2SO4 0,3% (pH:3) atravês de técnicas de polarizações potenciodinâmicas e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE). Adicionalmente, o revestimento híbrido foi analisado por MEV e EDS. Experimentos de EIE feitos com o alumínio revestido em meio contendo sulfato (pH:7) e soluções contendo cloreto mostraram um aumento da resistência à corrosão comparada com o alumínio nu. Este fato foi interpretado baseado num processo de troca iônica entre o anion NO3- presente no filme hibrido pelos anions SO4-² ou Cl- presents na solução. Desta forma, este híbrido sol-gel permite a formação de um revestimento protetor para o alumínio, o qual mostra diferentes propriedades eletroquímicas de acordo com o contra-ion presente no filme. Para o liga AA2024T3 os testes realizados em meio de cloreto revelaram que este revestimento não apresenta propriedades protetora.

Silanes coatings were deposited on aluminum alloy AA 2024 - T3, in order to obtain a protective film against corrosion. The chapter I aims at studying the corrosion behavior of treatments based on the deposition of layers of metacryloxypropylmethoxysilane (MAOS) and/or cerium nitrate on aluminum alloy 2024 T-3 (AA2024-T3). The corrosion resistance was evaluated by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) during immersion in 0.1M Na2SO4 and NaCl solutions. Atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS) were also used to perform a surface analysis before and after the treatments. The electrochemical results show that cerium nitrate, when present between two layers of MAOS (sandwich-type deposited layer), improves the corrosion resistance. This can be attributed to the presence of an internal layer rich in silicium and cerium and another external MAOS layer, which further improves the barrier effect of the layer. The chapter II shows the charged organic-inorganic silica based hybrid material, containing the 1,4 diazoniabycicle[2.2.2]octane group that was obtained using the solgel method. This hybrid was used as precursor for the synthesis of a novel coating on 99.999% aluminum substrate. The characterization of the synthethysed hybrid material was carried out using NMR spectroscopy and Thermal Analysis. The corrosion behavior of this hybrid coating deposited on aluminum was evaluated in 0.1molL-¹ NaCl, Na2SO4 solution at pH 7 and in 0.3% (v/v) Na2SO4 solution at pH 3 by using potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). In addition, the hybrid coating was analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectrometry (EDS). EIS experiments performed with the coated aluminum in sulphate (pH:7) and chloride solutions have shown an improved corrosion resistance compared to the bare metal. This feature was interpreted on the basis of an ion-exhange process between the NO3ˉ anion contained in the hybrid film by the SO4-² or Cl- anions present in the solution. Thus, this novel hybrid sol-gel allows the formation of protective coating showing different properties according to the contra-ion present in the film. Tests performed with the coated aluminum alloy AA 2024-T3 in chloride media have showed that the protective effect of this coating is not adequate.