Avaliação da corrosão da liga de alumínio 5052 utilizando revestimentos superhidrofóbicos à base de viniltrietoxisilano e ácido esteárico

Abstract

A hidrofobicidade de uma superfície confere propriedades peculiares, tornando-a autolimpante, antiaderente, anti-gelo e mais resistente à corrosão. Estas propriedades ocorrem em substratos que possuem baixa energia livre superficial, ou seja, os átomos presentes na superfície apresentam ligações completas e estáveis, tornando-os menos reativos com o meio. Quando a superfície apresenta elevada energia superficial, o ângulo de contato (CA) formado com gotas aquosas é menor que 90°. Combinando superfícies de baixa energia e que apresentam morfologia rugosa é possível atingir CA superiores a 150°, apresentando característica superhidrofóbica. Neste trabalho foi avaliada a resistência à corrosão de uma liga de alumínio 5052 pelo desenvolvimento de superfícies superhidrofóbicas utilizando silanos e ácido esteárico. O silano tetraetoxisilano (TEOS) foi utilizado como nanopartículas (NPTs) a fim de proporcionar a rugosidade morfológica para os substratos estudados. Combinações das NPTs de TEOS e viniltrietoxisilano (VTES) foram realizadas para verificar o efeito sinérgico na obtenção de ângulos superiores a 150°. A fabricação da solução das NPTs de TEOS foi à base de propanona e hidróxido de sódio, já para a solução do VTES foi utilizado etanol, água e ácido acético. A deposição dos silanos foi realizada por meio das técnicas de dip-coating e deposição eletroassistida. O ácido esteárico (SA) em solução etanólica a 1% foi depositado utilizando apenas o dip-coating. O substrato de alumínio com SA foi testado com três variações da morfologia superficial, como recebido (L), lixado (#) e jateado (J). A rugosidade dos substratos foi analisada por perfilometria ótica e microscopia eletrônica de varredura (MEV) e a composição química do revestimento/substratos por espectroscopia de energia dispersiva (EDS) e fluorescência de raio-X (XRF). A análise de CA foi realizada para verificar a hidrofobicidade proporcionada pelo revestimento. A resistência à corrosão foi verificada por técnicas de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE), polarização potenciostática e névoa salina. Foi constatado que os melhores ângulos de contato foram obtidos com a superfície jateada, com média de 158,9°. A amostra superhidrofóbica apresentou melhor resultado de resistência à corrosão em relação aos demais substratos estudados, os quais apresentaram ângulos de contato inferiores a 150°

The wettability of a surface confers unique properties, making them self-cleaning, anti-stick, anti-freezing and corrosion resistant. These properties occurs on substrates that have low surface free energy, this means that, the atoms on the surface have complete and stable bonds, making them less reactive with the environment. When the surface has high surface energy, the contact angle (CA) with aqueous droplets is smaller than 90°. Combining low energy surfaces with rough morphology is possible to achieve angles greater than 150°, exhibiting superhydrophobic character. This work aimed to evaluate the corrosion resistance through the development superhydrophobic surfaces using silanes and stearic acid as a coating on 5052 Aluminum alloy. Tetraethyl orthosilicate (TEOS) alkoxide silane was used as nanoparticles (NPTs) to provide the morphological roughness for the studied substrates. However, combinations of TEOS NPTs and vinyltriethoxysilane (VTES) were performed to verify the synergistic effect in obtaining angles greater than 150°. The manufacture of TEOS NPTs solution was based on acetone and sodium hydroxide, whereas, for the VTES solution, alcohol, water and acetic acid were used. The deposition of silanes was conducted through dip-coating and electro-assisted deposition techniques. Stearic acid (SA) was manufactured in ethanolic solution using 1% SA, which was deposited by dip-coating. Substrates with SA coat was evaluated with three different surface morphology, as received (L), sanded (#) and sandblasted (J). The substrate morphology was analyzed through optical profilometry and scanning electron microscopy (SEM). The chemical composition of the coating/substrates was analyzed through energy dispersive spectroscopy (EDS) and x-ray fluorescence. The contact angle analysis was performed to verify the hydrophobicity provided through the coating. The corrosion resistance was verified by electrochemical impedance spectroscopy (EIS), potentiostatic polarization and salt spray techniques. It was found that the greatest contact angles was obtained for the sandblasted surface, reaching an average of 158.9°. The superhydrophobic sample shows better corrosion resistance results in relation to the other studied substrates.