Materiais metálicos



Baixar 2,8 Mb.
Página1/15
Encontro21.12.2018
Tamanho2,8 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15

Corrosão

Resistência à corrosão de aço galvanizado e de aço eletrodepositado com zn-fe revestido por resinas de silicone - fonte: M.E.P.Souza1,2*, E.Ariza2, M.Ballester3, I.V.P.Yoshida4, L.A. Rocha2,5, C.M.A.Freire1

As características protectoras das superfícies de aços galvanizados são geralmente intensificadas através da passivação por crómio hexavalente (Cr+6). Porém, por ser este um elemento tóxico, vários estudos visando a substituição do procedimento de cromatização vêm sendo realizados. As resinas de silicone, devido a propriedades como dureza, resistência química e aderência, podem vir a ser um excelente substituinte ao processo de cromatização. Neste trabalho, filmes de silicone obtidos pela hidrólise e subsequente condensação do tetraetoxisilano (TEOS) em presença de Polidimetilsiloxano (PDMS - OH) e de uma resina de silicone comercial foram aplicados em aço galvanizado e aço electrodepositado com ZnFe. A composição estudada foi 45% PDMS – 40% TEOS – 15 % Resina. O revestimento foi então avaliado através de Espectroscopia de Impedância Electroquímica, em solução de NaCl 3%. A evolução do comportamento frente à corrosão do sistema de revestimento foi investigada de forma temporal, verificando-se a influência dos diferentes componentes na resposta electroquímica do filme. Os dados obtidos pela Espectroscopia foram modelados através de um circuito equivalente, permitindo a obtenção dos parâmetros electroquímicos para o sistema avaliado.

Os resultados obtidos mostram que o comportamento dos filmes de silicone é dependente do tipo de revestimento metálico que foi aplicado no aço. Maiores valores para |Z| foram obtidos para os filmes aplicados sobre o aço galvanizado, sendo este valor pouco alterado com o tempo de imersão.
1. INTRODUÇÃO

A pintura de aços galvanizados constitui uma solução muito favorável para a protecção anticorrosiva de superfícies expostas a ambientes corrosivos. Tem sido comprovado que nos casos em que materiais como o aço é exposto a ambientes altamente agressivos ou onde o acesso é difícil requerendo períodos muito longos para a manutenção, a pintura promove uma boa protecção [1-2].

Dois factores são críticos para o desempenho de uma pintura aplicada sobre o aço galvanizado: a aderência inicial e a aderência a longo prazo. A aderência inicial é alcançada pela utilização de um primário ("primer") adequado que promova a base para as camadas seguintes. A aderência a longo prazo depende da compatibilidade das tintas com os revestimentos de zinco. A utilização de tintas incompatíveis e a aplicação directa de acabamentos inadequados, sem o primário correcto ou sem um pré-tratamento adequado resultará na falha prematura da pintura [1].

Tradicionalmente, a cromatização ou passivação são pré-tratamentos empregues em aço para melhorar as características frente à corrosão e para promover uma maior aderência à camada orgânica que será aplicada posteriormente. Porém, com um constante aumento das preocupações no que diz respeito às questões ambientais e de saúde, métodos alternativos que visam substitui-los estão a ser estudados. Neste sentido, os siloxanos, materiais com o grupo Si-O, surgem como uma alternativa viável. Além de não serem tóxicos, esses materiais são de fácil obtenção e promovem uma boa aderência do substrato à pintura subsequente [3-8]. As resinas de silicone ou polissiloxanos estão incluídas neste grupo. Estes materiais são polímeros inorgânicos que contêm átomos de silício e de oxigénio dispostos de maneira alternada na cadeia principal. As várias unidades repetitivas, que constituem a cadeia principal destes polímeros, podem ser representadas pela estrutura genérica RXSiO(4-X) e são classificados em função do número de ligações Si-O [6]. Elas caracterizam-se por redes tridimensionais de siloxanos contendo um substituinte orgânico como parte integrante das unidades formadores da rede. A natureza destes substituintes orgânicos e a associação íntima de ambas as fases são alguns dos factores que determinam as propriedades químicas e físicas destes materiais [9-10].

Neste marco de procura por melhores revestimentos é que este trabalho se situa.

Resina de silicone comercial (R-3074 Dow Corning), contendo como substituintes orgânicos grupos fenila e metila e composta por unidades D e T de siloxanos, foi modificada em diferentes proporções por tetraetoxissilano (TEOS) e polidimetilsiloxano (PDMS-OH). Neste trabalho, a aplicação destes materiais sobre o aço galvanizado comercial e aço eletrodepositado com ZnFe, sem a presença de crómio como agente de protecção, tem como objectivo avaliar estes revestimentos e suas potenciais qualidades para serem utilizados como substitutos aos pré-tratamentos existentes para a pintura destes materiais. Ensaios de Espectroscopia de Impedância Electroquímica (EIE) foram realizados para avaliar o comportamento à corrosão destes materiais quando aplicados como revestimentos. Modelos de circuito eléctrico equivalente foram propostos para ajustar os resultados experimentais obtidos nos ensaios EIE, com o fim de conseguir um melhor entendimento do comportamento à degradação dos sistemas estudados.


2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

2.1. Materiais utilizados como substratos

Chapas de aço galvanizado e eletrodepositado com ZnFe foram utilizadas como substrato para a aplicação dos revestimentos de resina. A espessura dos filmes metálicos, tanto galvanizado como electrodepositado era de 5 mm.



2.2. Preparação dos filmes de silicone

Os filmes foram preparados pelo processo sol-gel. Os diferentes componentes foram misturados nas seguintes proporções: TEOS (40%) - PDMS-OH (45%) - resina R5 3074 (15%). A mistura foi então homogeneizada por 3 minutos e em seguida adicionou-se dibutildiacetato de estanho como catalisador (0,2% em massa) mantendo o sistema em agitação por cerca de 15 minutos, até se atingir uma viscosidade ideal para a aplicação sobre as placas de aço. Para aplicação dos revestimentos foi utilizado um molde com uma altura correctamente dimensionada de maneira permitir a obtenção de um revestimento com espessura definida (25mm). A aplicação foi realizada utilizando um bastão que ia sendo deslizado sobre a chapa de aço de maneira a distribuir uniformemente a resina sobre a superfície. Após a aplicação do revestimento, as chapas recobertas foram levadas a uma estufa onde foi realizado a cura a uma temperatura de 100°C durante 12 horas. Para a apresentação dos resultados as denominações Zn/R e ZnFe/R serão utilizadas representando respectivamente os sistemas galvanizado/resina e ZnFe/resina.


2.3. Ensaios de espectroscopia de impedância electroquímica

Para a caracterização por EIE foi utilizada uma célula electroquímica equipada com três eléctrodos, tendo o eléctrodo de trabalho uma área de 1,86 cm2. Platina e calomelano saturado foram utilizados como contra-eléctrodo e eléctrodo de referência, respectivamente. Como solução electroquímica utilizou-se NaCl 3%. Estes ensaios foram realizados no equipamento Voltalab Potentiostat PGZ 100 (Radiometer, Denmark), controlado pelo software Volta Master 4. Os ensaios de EIE foram realizados com um sinal de corrente alternada de 10mV e no intervalo de frequências entre 10-2 a 105Hz. As medidas de impedância foram realizadas em diferentes tempos de imersão durante três dias. Os resultados obtidos foram ajustados através do programa ZView a um circuito eléctrico equivalente proposto, o qual foi utilizado para obter os diferentes parâmetros electroquímicos que permitiram avaliar adequadamente o comportamento à corrosão dos sistemas resina/substrato.


3. RESULTADOS E DISCUSÃO

Através da análise da Fig. 1, que apresenta os diagramas de Bode |Z| obtidos nos ensaios de impedância para as duas amostras (galvanizado/resina (Zn/R) e ZnFe/resina (ZnFe/R)), observa-se diferentes comportamentos para os dois sistemas estudados.



Fig. 1. Diagramas de Bode |Z| para as amostras Zn/R (a) e ZnFe/R (b), a diferentes tempos de imersão em solução de NaCl 3%.


O sistema de Zn/R apresenta valores de |Z| relativamente maiores que os obtidos no sistema ZnFe/R, mantendo-se maiores para todos os tempos de imersão (ver Fig. 1a e1b). A amostra Zn/R apresenta apenas um patamar capacitivo para frequências baixas (10-1Hz) nos primeiros tempos de imersão. Após um dia de imersão o início desse patamar começa a ser observado em frequências um pouco mais elevadas, que pode ser relacionado a penetração do electrólito no revestimento. No final de três dias de imersão já se observa a presença de dois patamares capacitivos, que indicam a presença de duas constates de tempo.

Para o sistema ZnFe/R, tanto a presença de duas constantes de tempo, assim como os menores valores de |Z|, observados desde os primeiros tempos de imersão, mostram que o revestimento é menos protector. O comportamento em termos de impedância electroquímica deste sistema é característico de um revestimento que permite mais facilmente a penetração do electrólito muito provavelmente devido à existência de um maior número de imperfeições no mesmo.



Estas diferencias encontradas no comportamento electroquímico dos dois sistemas (Zn/R e ZnFe/R), os quais, por se tratarem de revestimentos de resina com a mesma espessura e composição, era esperado que apresentassem um mesmo comportamento frente ao electrólito, leva à constatação de que a diferença da composição química e morfológica entre os substratos (Zn e ZnFe) exerce uma influência importante no comportamento do revestimento de resina. A diferença no comportamento à corrosão entre os dois substratos é confirmada pela Fig. 2, na qual estão representados os resultados de impedância (diagramas de Bode |Z| (a) e de Bode Fase (b) para dois diferentes tempos de imersão (1 hora e 72 horas).

Fig. 2. Diagramas de Bode |Z| (a) e Bode Fase (b) para os substratos galvanizado e ZnFe




  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15


©livred.info 2019
enviar mensagem

    Página principal