AVALIAÇÃO DA RESISTÊNCIA À CORROSÃO DE ELETRODEPÓSITOS DE Ni-Fe EM MEIO DE NaCl.

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Materiais

Autores

Santos, F.J.N. (UFERSA) ; Silva, G.P. (UFERSA) ; Cunha, R.S. (UFERSA) ; Menezes, F.P.S. (UFERSA)

Resumo

Uma grande variedade de materiais pode ser empregada para uso industrial, e a seleção desses para uma determinada aplicação muitas vezes é um grande desafio. Assim, frequentemente se utilizam parâmetros adequados, como dureza, características microestuturais, resistência ao desgaste e à corrosão nesse processo. A resistência à corrosão em meios específicos, geralmente é um tema central no desenvolvimento de novos materiais e como parâmetro de avaliação para seleção de materiais na indústria. Os resultados obtidos sugerem que ligas contendo os maiores teores de Ni apresentam melhores características de resistência à corrosão em meio de NaCl aquoso.

Palavras chaves

Corrosão; Ligas; Eletrodeposição

Introdução

A maior parte dos produtos industrializados, sobretudo os metais, necessita de algum tipo de tratamento superficial, para melhorar sua funcionalidade ou apenas seu aspecto decorativo. Usualmente, vários metais e ligas obtidos por eletrodeposição são aplicados na forma de revestimento de outros materiais para proteção contra corrosão. Dentre os metais puros destacam-se Zn, Ni e Cr e entre as ligas várias combinações entre os elementos (Fe, Co, Ni, Cu e Zn) (FONTANA, 1987). Várias técnicas são utilizadas na obtenção desses revestimentos, contudo, a eletrodeposição é a mais amplamente utilizada. Dentre os elementos citados o Níquel já é bastante conhecido e utilizado na indústria metalúrgica, por possuir características distintas como elevada resistência a corrosão, resistência mecânica a altas temperaturas, elevada dureza e boa ductilidade (COLARUOTOLO, 1990). No entanto, o Ni metálico possui preço de mercado relativamente elevado. Assim, algumas alternativas vêm sendo analisadas para a substituição deste metal em determinados casos. Uma delas é a obtenção de ligas de Ni com outros metais, buscando-se obter características físicas e químicas semelhantes ou superiores às do metal Níquel. O desempenho de ligas Ni-Fe é objeto de intensa investigação devido as potencialidades de aplicações desse material em substituição ao Ni (LI CHAO-QUN, 2006). O objetivo do presente trabalho é realizar um estudo da resistência à corrosão de ligas Ni-Fe, obtidas por eletrodeposição de eletrólitos com diferentes composições. As caracterizações foram feitas por Microscopia Eletrônica de Varredura e Energia Dispersiva de Raios X. As avaliações de resistência à corrosão foram feitas por Polarização Potênciodinâmica Linear e Espectroscopia de Impedância Eletroquímica.

Material e métodos

As ligas Ni-Fe foram obtidas sobre um substrato de cobre com área geométrca circular exposta ao eletrólito de aproximadamente 1,0 cm2. As soluções foram preparadas usando eletrólitos de watts modificados. A composição dos banhos foi definida estequiométricamente, obtendo-se proporções de íons Ni²+ para Fe²+ de 90:10, 80:20 e 75:25 em átomos por cento. Como fonte de Níquel utilizou-se (NiSO4.6H2O) e (NiCl2.6H2O), e como fonte de ferro (FeCl3.6 H2O). Em todos os eletrólitos foi adicionado o agente complexante citrato de sódio (Na3C6H5O7) na concentração de (41,04 g.L-1). Previamente à eletrodeposição os eletrodos eram polidos com papel carbeto de silício em granulação derescente de 360, 600 e 1200 mesh e em sequência submetidos a desengraxe químico em solução de NaOH (10% m.v) seguido de ativação ácida com H2SO4 (10% m.v). A eletrodeposição era executada em modo galvanostático, à temperatura de 25 °C, carga aplicada de 100 C, voltagem de 3,5 V, corrente de 60 mA e agitação permanente com barra magnética de 100 rpm. Os ensaios de corrosão foram feitos em meio de NaCl 0,1 mol.L-1 utilizando- se um postentiostato/galvanostato AUTOLAB modelo PG STATE 30®, utilizando uma célula eletroquímica composta de três eletrodos: Prata/Cloreto de Prata como referência, platina como contra eletrodo e ligas Ni-Fe depositadas sobre cobre como eletrodo de trabalho. As composições químicas das ligas foram determinadas por energia dispersiva de raios-X-EDX e as caracterizações morfológicas superficiais foram feitas por Microscopia eletrônica de varredura-MEV. Nestes ensaios utilizou-se um espectrômetro de fluorescência de raios X da Tescan modelo MIRA 3® com EDX acolado ao mesmo.

Resultado e discussão

Visualmente os depósitos apresentaram brilho intenso, não exibiram defeitos. Os dados de composição confirmam a formação dos sistemas de ligas Ni-Fe e demonstram que a presença do agente complexante influencia a composição química das ligas, esta ocorrência possivelmente está associada a estabilidade dos complexos formados em solução. Do ponto de vista eletroquímico, a utilização de complexantes diminuem a concentração do íon metálico livre em solução impedindo que seja depositado rapidamente sobre a superfície, diminuindo sua taxa de deposição e permitindo uma formação mais uniforme. Analisando os MEVs é perceptível a diferença entre as ligas, a que possui a menor concentração em ferro não apresentou defeitos estruturais. A medida que aumenta o teor de ferro nos depósitos tem-se um aumento nas micro trincas, também foi observado nódulos mais perceptíveis, estes são ocasionadas pelas tensões internas, o citrato também é depositado na superfície, ele uniformiza-a para que os íons metálicos se depositem, porém estes não se ligaram totalmente ao metal, terá moléculas de citrato entre íon/superfície fazendo que hajam tensões onde isto ocorre, outro fator é a densidade de corrente aplicada, quanto maior for esta, maior será a deposição, assim há maior probabilidade de ocorrência. Nas curvas de polarização linear foi observado nos ramos anódicos das mesmas um comportamento típico de corrosão ativa. A liga com menor teor de ferro apresentou maior resistência a corrosão no meio de acordo com o valor do potencial. Na impedância a formação do primeiro arco geralmente está associada ao início da corrosão e formação de um filme de passivação protetor e o segundo arco à ruptura deste filme. Os diagramas de impedância indicam que estes também tendem a formar o segundo arco capacitivo

Composições químicas e micrografias.


Potencial de corrosão, resistência a polarização. Gráficos de PLP e Impedancia.

Conclusões

O método de eletrodeposição mostrou ser eficiente para a obtenção das ligas sobre substrato de cobre. As micrografias obtidas por MEV mostraram formação de ligas uniformes e com microfissuras. A composição das ligas influenciou a microestrutura gerando a formação de trincas, afetando a resistência à corrosão. As análises de PLP e EIE mostraram que a liga com maior teor de níquel em sua estrutura mostrou-se mais resistente a corrosão. Possivelmente o complexante também influencia a microestrutura e a composição das ligas, com implicações em todas as propriedades.

Agradecimentos

Referências

COLARUOTOLO, J.; TRAMONTANA, D. Engineering applications of electroless nickel. In: ANDREW, W. (Org.) Electroless Plating - Fundamentals and Applications, 1990. pp. 207-227.

CASCIANO, P. N. S. Eletrodeposição e Caracterização de Revestimentos de Co-Mo e Avaliação Frente à Corrosão e à Reação de Desprendimento de Hidrogênio. Fortaleza, 2009. 77 p. Dissertação (Mestrado em Química).

FONTANA, G. M. Corrosion Engineering. McGraw-Hill, International Editions, Third Edition, 1987.

GENTIL, V. Corrosão. 3. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1996. 345 p

GYLIENE et al., 2004. O. Gyliene, J. Aikaité, O. Nivinskiené Recycling of Ni(II) citrate complexes using precipitation in alkaline solutions, J. Hazard. Mater, 109 p. (2004). pp. 105–111.

LI CHAO-QUN; LI XIN-HAI; WANG ZHI-XIN; GUO HUA-JUN. Nickel electrodeposition from novel citrate bath, p.7, 2006.

MANNHEIMER, W. A. Microscopia dos Materiais - Uma introdução. Rio de
Janeiro: E-papers Serviços Editoriais, 2002.

ROBOTIN, B.; ISPAS, A.; COMAN, V.; BUND, A.; ILEA, P.Nickel recovery from electronic waste II Electrodeposition of Niand Ni–Fe alloys from diluted sulfate solutions. Waste Management, v. 33, n. 11, p.2381-2389, 2013.

SANTANA, A. I. de C. Estudo cinético da eletrodeposição da liga NiFe em soluções de sulfato. Rio de Janeiro, 2010. 159 p. Tese (Doutorado em Ciências e Engenharia Metalúrgica e de materiais).

U. LAˇCNJEVAC, B.M. JOVI ´C, V.D. JOVI ´C. Morphology and composition of the Fe–Ni powders electrodeposited from citrate containing electrolytes. Elsevier Ltd, p.9, 2009.