Orientador: Ambrósio Florêncio de Almeida Neto

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: Entre os métodos de proteção que aumentem a durabilidade das estruturas por meio da redução da taxa de corrosão, as ligas metálicas são amplamente empregadas como revestimento de materiais de interesse no intuito de isolá-los do meio corrosivo. As ligas de Zn-Ni, quando comparadas com o...

Resumo: Entre os métodos de proteção que aumentem a durabilidade das estruturas por meio da redução da taxa de corrosão, as ligas metálicas são amplamente empregadas como revestimento de materiais de interesse no intuito de isolá-los do meio corrosivo. As ligas de Zn-Ni, quando comparadas com o recobrimento de zinco puro, apresentam significativas melhorias das propriedades mecânicas e térmicas, além de serem até seis vezes mais resistentes à corrosão. Esses revestimentos podem ser obtidos por diferentes processos, dentre eles a eletrodeposição se mostra particularmente interessante, uma vez que permite bom controle de características importantes, como a espessura do recobrimento, a composição química e a morfologia dos revestimentos metálicos. Este trabalho teve como objetivo principal o estudo da influência da densidade de corrente elétrica, temperatura e concentrações de Zn e Ni no banho eletrolítico sobre a eficiência de deposição de ligas de Zn-Ni, assim como sobre sua morfologia, aderência, composição elementar, cristalinidade e resistência à corrosão. Os ensaios de eletrodeposição se iniciaram com a preparação do cátodo, seguida do preparo do banho eletrolítico e, por fim, a eletrodeposição da liga de modo galvanostático. O banho eletrolítico foi composto por ZnSO4, sulfato de zinco, NiSO4, sulfato de níquel, (NH4)2C6H6O7, citrato de amônio e Na2B4O7, borato de sódio, e pH igual a 6. Foram analisadas a massa e a espessura dos revestimentos, assim como a morfologia da superfície e a composição química. Para o estudo da influência da temperatura, corrente elétrica e concentrações de zinco e níquel no banho sobre a eficiência de deposição, foram realizados dois planejamentos fatoriais de dois níveis com três pontos centrais cada. Posteriormente, empregou-se o método estatístico da superfície de resposta para o aumento da eficiência pela variação da corrente elétrica e das concentrações de Zn e Ni. Ligas com boa aderência ao substrato e com coloração cinza claro foram obtidas. Os testes de corrosão e impedância eletroquímica apresentaram bons resultados de resistência à corrosão, indicando um conjunto de parâmetros para um bom desempenho anticorrosivo de liga de Zn-Ni, em uma faixa de 4,4 mA/cm² ? Corrente ? 28,5 mA/cm², 0,228 mol/L ? Zn2+ ? 0,348 mol/L e 0,0352 mol/L ? Ni2+ ? 0,045 mol/L

Abstract: Among protection methods that increase the durability of structures by reducing the corrosion rate, metal alloys are widely used as coating materials in order to isolate them from the corrosive environment. The Zn-Ni alloys, when compared to the pure zinc coating, show significant...

Abstract: Among protection methods that increase the durability of structures by reducing the corrosion rate, metal alloys are widely used as coating materials in order to isolate them from the corrosive environment. The Zn-Ni alloys, when compared to the pure zinc coating, show significant improvements in mechanical and thermal properties, and are up to six times more resistant to corrosion. Different processes can obtain these coatings, among them the electrodeposition is particularly interesting, since it allows good control of important characteristics such as coating thickness, chemical composition and the surface morphology. This work aimed the evaluation of electric current density, temperature and Zn and Ni concentrations at electrolytic bath effects on the current efficiency of Zn-Ni alloys, as well as their morphology, elemental composition, crystallinity and corrosion resistance. The electrodeposition tests begin in the preparation of the cathode, followed by the preparation of the electrolytic bath and, finally, the electrodeposition of the alloy in a galvanostatic way. The bath content was ZnSO4, zinc sulfate, NiSO4, nickel sulfate, (NH4)2C6H6O7, ammonium citrate, and Na2B4O7, sodium borate, and its pH equal to 6. The mass and the thickness of the coatings were analyzed, as well as the surface morphology and chemical composition. In order to study the influence of temperature, electric current and zinc and nickel concentrations in the bath on the current efficiency, two factorial design of two levels with three central points each were performed. Afterwards, the statistical method of response surface was used to optimize the efficiency by the variation of the electric current and the concentrations of Zn and Ni. Alloys with good adhesion to the substrate and with light gray staining were obtained. Corrosion and electrochemical impedance tests showed good results of corrosion resistance, pointing a set of parameters for a good anticorrosion performance of Zn-Ni alloys, in a range of 4,4 mA/cm² ? Current ? 28,5 mA/cm², 0,228 mol/L ? Zn2+ ? 0,348 mol/L and 0,0352 mol/L ? Ni2+ ? 0,045 mol/L

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