Caracterização microestrutural e estudo por espectroscopia de impedância eletroquímica da resistência à corrosão da liga de alumínio 2024-T3, utilizada na indústria aeronáutica, revestida com camada de conversão ambientalmente amigável.
| Ano de defesa: | 2004 |
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| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
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Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
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| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-20082025-100818/ |
Resumo: | Ligas de alumínio com alta resistência mecânica são amplamente utilizadas na indústria aeroespacial. Além de excelentes propriedades mecânicas, estes materiais apresentam elevada resistência à corrosão. As ligas Al 2024-T3 preenchem bem o primeiro requisito, devido ao mecanismo de endurecimento por precipitação causado pela adição do Cu na composição da liga. Porém, a presença deste elemento diminui a resistência à corrosão da liga, principalmente devido à formação de intermetálicos. Este inconveniente é superado pelo revestimento da liga com camadas orgânicas. Entretanto, o bom desempenho deste método de proteção depende de uma adesão eficiente entre o revestimento e o substrato, o que é conseguido pela precipitação de uma camada de conversão de cromo sobre a liga, a qual também aumenta a resistência à corrosão do metal. Porém, devido às suas características cancerígenas e poluentes, estas camadas devem ser banidas o mais rápido possível do uso industrial. Hinton e colaboradores, em trabalhos desenvolvidos a partir de meados dos anos oitenta, verificaram que camadas de conversão à base de Ce poderiam se constituir em uma alternativa às camadas de conversão de cromo. No presente trabalho, a microestrutura e o comportamento eletroquímico da liga Al 2024-T3, revestida com camada de conversão de Ce, foram investigados usando, respectivamente, microscopia eletrônica de varredura e técnicas eletroquímicas, principalmente a espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE). Os resultados das análises microestruturais mostraram uma grande aceleração no processo de precipitação da camada de conversão devido à presença de partículas de Cu finamente distribuídas sobre a superfície da liga. Esta condição tendo sido conseguida pelo ataque prévio da liga em solução de ácido acético. Por sua vez, os resultados dos ensaios eletroquímicos, indicaram uma melhora do comportamento de corrosão do sistema com o tempo de imersão em solução de NaCl 0,5 M, o que foi atribuído à dissolução das partículas de Cu não recobertas pela camada de conversão, em conjunto com o bloqueio dos poros do revestimento por produtos de corrosão. O ajuste dos diagramas de impedância a circuitos equivalente mostrou uma boa correlação entre os valores dos parâmetros obtidos e a evolução da resposta eletroquímica do sistema ajudando a entender o mecanismo de corrosão durante a deterioração da camada. |
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Entretanto, o bom desempenho deste método de proteção depende de uma adesão eficiente entre o revestimento e o substrato, o que é conseguido pela precipitação de uma camada de conversão de cromo sobre a liga, a qual também aumenta a resistência à corrosão do metal. Porém, devido às suas características cancerígenas e poluentes, estas camadas devem ser banidas o mais rápido possível do uso industrial. Hinton e colaboradores, em trabalhos desenvolvidos a partir de meados dos anos oitenta, verificaram que camadas de conversão à base de Ce poderiam se constituir em uma alternativa às camadas de conversão de cromo. No presente trabalho, a microestrutura e o comportamento eletroquímico da liga Al 2024-T3, revestida com camada de conversão de Ce, foram investigados usando, respectivamente, microscopia eletrônica de varredura e técnicas eletroquímicas, principalmente a espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE). Os resultados das análises microestruturais mostraram uma grande aceleração no processo de precipitação da camada de conversão devido à presença de partículas de Cu finamente distribuídas sobre a superfície da liga. Esta condição tendo sido conseguida pelo ataque prévio da liga em solução de ácido acético. Por sua vez, os resultados dos ensaios eletroquímicos, indicaram uma melhora do comportamento de corrosão do sistema com o tempo de imersão em solução de NaCl 0,5 M, o que foi atribuído à dissolução das partículas de Cu não recobertas pela camada de conversão, em conjunto com o bloqueio dos poros do revestimento por produtos de corrosão. O ajuste dos diagramas de impedância a circuitos equivalente mostrou uma boa correlação entre os valores dos parâmetros obtidos e a evolução da resposta eletroquímica do sistema ajudando a entender o mecanismo de corrosão durante a deterioração da camada.High strenght Al alloys are extensively used in the aerospace industry. Materials used in this industry must present excellent mechanical properties and corrosion resistance. Al alloys 2024-T3 fullfill well this first requirement, due to the strenght-hardening caused by the addition of Cu to its composition. However, Cu precipitation in the form of intermetallics diminishes the corrosion resistance of the alloy. This drawback is overcome by the use of organic coatings. One of the basics requirements for a good performance of organic coatings is their adhesion to the metallic substrate. At present, in the aerospace industry, chromate conversion coatings are applied to the surface of the alloys 2024-T3 in order to achieve this goal, and, in addition, to increase the corrosion resistance of the substrate. However, due to their carcinogenic and pollutant characteristics, these layers must soon be banished from industrial use. In the mid-eighties, Hinton and several coworkers verified that Ce-based conversion layers could be a suitable alternative to chromium conversion ones. In the present work scanning electron microscopy and electrochemical techniques, mainly electrochemical impedance spectroscopy (EIS), were used to investigate, respectively, the microstructure and the corrosion behaviour of a 2024-T3 Al alloy coated with a Ce-based conversion layer. The microstructural investigations have shown that the conversion layer precipitation rate can be greatlyincreased by the presence of a Cu-rich smut in the alloy surface, which is obtained during a pre-treatment step consisting of immersion in acetic acid solution. ) On the other hand, the electrochemical results have indicated that an improvement in the system\'s electrochemical response occured with increasing immersion time in the 0.5 M NaCl test solution, which was interpreted as being caused by both the dissolution of non-covered Cu particles from the alloy surface, and pore blocking of the Ce conversion layer by corrosion products. The adjustement of the EIS data to proposed equivalent circuits have shown a good agreement between the simulated and the experimental data helping us to better understand the corrosion mechanism involved in coating deterioration.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPMelo, Hercilio Gomes deMorales Palomino, Luis Enrique2004-03-17info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-20082025-100818/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2025-08-20T13:35:16Zoai:teses.usp.br:tde-20082025-100818Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-08-20T13:35:16Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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