Pré-corrosão e efeitos da nitretação na vida em fadiga e na resistência à corrosão do titânio grau 2 em solução aquosa de HCl

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Fernandes, Flávia Dias
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Ácido clorídrico; Corrosão; Corrosion; Fadiga; Fatigue; Hydrochloric acid; Nitretação; Nitriding; Titânio; Titanium
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97134/tde-30092025-112856/

O titânio está sujeito à corrosão em ambientes agressivos, e a vida útil em fadiga de componentes submetidos a carregamentos cíclicos nesses meios também pode ser afetada devido ao fenômeno da fadiga assistida por corrosão. Neste contexto, o presente estudo avalia o comportamento corrosivo do titânio grau 2, tanto na condição recebida quanto após nitretação a gás por 9 horas (h) a 850 °C e em meio corrosivo de ácido clorídrico (HCl) 10 % em massa/volume a 25 e a 60 °C. Para a análise do comportamento eletroquímico, foram utilizados a medida de potencial em circuito aberto, as curvas de polarização potenciodinâmica e a espectroscopia de impedância eletroquímica. Também foi realizado um ensaio de imersão por 24, 48 e 72 h. O ensaio de fadiga por corrosão incluiu uma précorrosão dos corpos de prova, com 72 h de imersão ao meio corrosivo nas duas temperaturas mencionadas, anteriormente ao ensaio de fadiga por flexão rotativa. Os resultados dos ensaios eletroquímicos indicaram que a nitretação proporcionou uma melhoria na resistência à corrosão, especialmente nas condições de temperatura mais elevada e imersão prolongada. Pelas curvas de polarização potenciodinâmica foram calculadas a eficiência de proteção da camada nitretada de 90,8 e 97,9 % a 25 e a 60 °C, respectivamente. A espectroscopia de impedância eletroquímica confirmou a maior resistência à transferência de carga nas amostras nitretadas, além de um maior ângulo de fase, o que indica estabilidade da camada protetora. Nos ensaios de imersão, a nitretação reduziu consideravelmente a taxa de corrosão do titânio, minimizando a perda de massa e retardando a degradação superficial, enquanto o titânio na condição como recebida apresentou degradação acelerada, associada à corrosão uniforme e à corrosão por pites. Os resultados dos ensaios de fadiga indicaram que a nitretação impactou negativamente a vida útil do material devido ao aumento da rugosidade, do tamanho médio de grão do substrato e à presença de defeitos como poros e contornos de grão. No entanto, sob condições de pré-corrosão a 60 °C, a camada nitretada demonstrou efeito protetor contra a dissolução acelerada do titânio, resultando em um maior número de ciclos em comparação com o titânio na condição como recebida. Esses resultados evidenciam que a nitretação a gás é um tratamento termoquímico eficiente para aumentar a resistência à corrosão do titânio em ambientes agressivos. Contudo, a iniciação da corrosão observada em defeitos e o impacto negativo na resistência à fadiga ressaltam a necessidade de otimização dos parâmetros do processo da nitretação a gás, a fim de minimizar defeitos e equilibrar as propriedades mecânicas e corrosivas do material.