Influência da microestrutura da liga de alumínio 7075-T6 frente ao pH e concentração de soluções de conversão à base de zircônio

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Rosa, Germano Carvalho
Orientador(a): Ferreira, Jane Zoppas
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/300333
Resumo: A liga de alumínio 7075-T6, amplamente utilizada na indústria aeroespacial devido à sua elevada resistência mecânica e baixa densidade, é altamente suscetível à corrosão. Os tratamentos de superfície convencionais, à base de cromo hexavalente, são eficazes, mas sua toxicidade tem impulsionado a busca por alternativas mais sustentáveis. Este estudo investigou a viabilidade de revestimentos de conversão à base de zircônio (Zr) como substitutos ecologicamente mais seguros para o cromo (VI). O objetivo principal deste trabalho foi avaliar a influência da microestrutura da liga AA7075-T6, do pH e da concentração de soluções de conversão sobre a formação e o desempenho protetor de filmes de Zr. Os resultados mostraram que a deposição de nanopartículas de Zr ocorre preferencialmente em sítios catódicos na superfície da liga, como os precipitados intermetálicos. O pH da solução de conversão mostrou-se um fator crucial para a deposição uniforme, com o pH 4.0 promovendo a formação de um filme mais homogêneo e estável em comparação com o pH 3.0. A concentração de zircônio também teve um impacto significativo. Filmes formados a partir da solução ZR14 (sem aditivos) em alta concentração (7%) apresentaram rachaduras devido a tensões internas, comprometendo a integridade da camada protetora. Em contraste, a solução ZR16 (com molibdênio) em menor concentração (2,5%) resultou em uma deposição uniforme e sem fissuras. A presença do molibdênio (Mo) na solução ZR16 mostrou-se altamente benéfica, pois atuou como uma camada externa que fortaleceu a barreira física contra a corrosão e contribuiu para uma maior homogeneidade do revestimento. Os ensaios eletroquímicos confirmaram que os revestimentos de zircônio, em condições ideais, aumentam significativamente a resistência à corrosão da liga, com a condição ZR16 a 2,5% de Zr e pH 4.0 proporcionando a melhor proteção e estabilidade. Revestimentos de zircônio representam uma alternativa promissora e ecologicamente segura para a proteção da liga AA7075-T6.
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O pH da solução de conversão mostrou-se um fator crucial para a deposição uniforme, com o pH 4.0 promovendo a formação de um filme mais homogêneo e estável em comparação com o pH 3.0. A concentração de zircônio também teve um impacto significativo. Filmes formados a partir da solução ZR14 (sem aditivos) em alta concentração (7%) apresentaram rachaduras devido a tensões internas, comprometendo a integridade da camada protetora. Em contraste, a solução ZR16 (com molibdênio) em menor concentração (2,5%) resultou em uma deposição uniforme e sem fissuras. A presença do molibdênio (Mo) na solução ZR16 mostrou-se altamente benéfica, pois atuou como uma camada externa que fortaleceu a barreira física contra a corrosão e contribuiu para uma maior homogeneidade do revestimento. Os ensaios eletroquímicos confirmaram que os revestimentos de zircônio, em condições ideais, aumentam significativamente a resistência à corrosão da liga, com a condição ZR16 a 2,5% de Zr e pH 4.0 proporcionando a melhor proteção e estabilidade. Revestimentos de zircônio representam uma alternativa promissora e ecologicamente segura para a proteção da liga AA7075-T6.The 7075-T6 aluminum alloy, widely used in the aerospace industry due to its high mechanical strength and low density, is highly susceptible to corrosion. Conventional surface treatments based on hexavalent chromium are effective, but their toxicity has driven the search for more sustainable alternatives. This study investigated the viability of zirconium (Zr)-based conversion coatings as more environmentally safe substitutes for chromium (VI).The primary objective of this work was to evaluate the influence of the AA7075-T6 alloy's microstructure, as well as the pH and concentration of conversion solutions, on the formation and protective performance of Zr films. The results showed that the deposition of Zr nanoparticles occurs preferentially at cathodic sites on the alloy's surface, such as intermetallic precipitates. The pH of the conversion solution proved to be a crucial factor for uniform deposition, with a pH of 4.0 promoting the formation of a more homogeneous and stable film compared to a pH of 3.0. The concentration of zirconium also had a significant impact. Films formed from the ZR14 solution (without additives) at a high concentration (7%) exhibited cracks due to internal stresses, compromising the integrity of the protective layer. In contrast, the ZR16 solution (with molybdenum) at a lower concentration (2.5%) resulted in uniform, crack-free deposition. The presence of molybdenum (Mo) in the ZR16 solution proved highly beneficial, as it acted as an outer layer that strengthened the physical barrier against corrosion and contributed to greater coating homogeneity. Electrochemical tests confirmed that zirconium coatings, under ideal conditions, significantly increase the alloy's corrosion resistance. The ZR16 condition with 2.5% Zr and a pH of 4.0 provided the best protection and stability. Zirconium coatings represent a promising and environmentally safe alternative for protecting the AA7075-T6 alloy.application/pdfporLigas de alumínioRevestimentos protetoresZircônioInfluência da microestrutura da liga de alumínio 7075-T6 frente ao pH e concentração de soluções de conversão à base de zircônioinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisUniversidade Federal do Rio Grande do SulEscola de EngenhariaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Minas, Metalúrgica e de MateriaisPorto Alegre, BR-RS2025mestradoinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGSinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)instacron:UFRGSTEXT001297946.pdf.txt001297946.pdf.txtExtracted Texttext/plain118871http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/300333/2/001297946.pdf.txt64296d7e1f5a4a67f0dff8ac775a2af8MD52ORIGINAL001297946.pdfTexto completoapplication/pdf9700580http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/300333/1/001297946.pdf5e19721782ed113dfa5bb5ae6450e833MD5110183/3003332026-01-18 09:02:55.056166oai:www.lume.ufrgs.br:10183/300333Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://lume.ufrgs.br/handle/10183/2PUBhttps://lume.ufrgs.br/oai/requestlume@ufrgs.br || lume@ufrgs.bropendoar:18532026-01-18T11:02:55Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS - Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)false
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