ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: Obtenção e caracterização de liga CuCd
AUTORES: FELÍCIO, N.H. (UFC) ; CORREIA, A.N. (UFC)
RESUMO: A liga Cu-Cd é bastante utilizada em soldagem elétrica devido às suas propriedades elétricas e mecânicas. Uma metodologia que vem sendo estabelecida é a eletrodeposição, com ênfase na obtenção e caracterização dos depósitos empregando técnicas voltamétricas. A partir das melhores condições experimentais encontradas, determinou-se a região de potencial de interesse e o tipo de transporte de massa como sendo difusional. Os filmes obtidos em diferentes tempos de deposição foram analisados por MEV, com o potencial de deposição influenciando a morfologia, que variou de folicular para “couve-flor”. Análises por EDX indicam uma deposição regular. Com a adição de Triton X-100 e de SDS ao banho, não houve alteração na morfologia; entretanto, os depósitos se apresentaram mais uniformes e compactos.
PALAVRAS CHAVES: eletrodeposição, cucd, surfactantes
INTRODUÇÃO: A liga Cu-Cd é utilizada quando se deseja um bom condutor elétrico que tenha resistência mecânica, ao desgaste e à fadiga, com o cádmio tendo a função de aumentar a resistência mecânica da liga sem diminuir a condutividade elétrica do cobre. Assim, este material pode ser utilizado em eletrodos de soldagem elétrica [1]. Esta liga forma compostos do tipo intermetálicos, ou seja, há formação de compostos com estequiometrias bem definidas [2]. Uma metodologia que vem se desenvolvendo para a obtenção deste tipo de revestimento é a eletrodeposição, com aditivos podendo ser adicionados ao banho eletrolítico com o objetivo de modificar as propriedades do depósito. Como aditivos pode-se utilizar surfactantes, que, após uma dada concentração conhecida como concentração micelar crítica (cmc), as moléculas passam a se agrupar na forma de micelas, uma propriedade intrínseca dos surfactantes. Na micela, os grupos hidrofílicos estão muito próximos gerando uma repulsão eletrostática que se opõe ao processo de formação de micelas. Os surfactantes ficam geralmente adsorvidos na superfície eletródica durante a deposição. Esta adsorção pode influenciar no processo de deposição, pois os sítios ativos são bloqueados pelos surfactantes ocorrendo interações eletrostáticas entre as espécies eletroativas e os surfactantes adsorvidos, sendo possível alterar a morfologia e a estrutura dos depósitos [3,4]. A condutividade elétrica de uma solução eletrolítica irá variar dependendo do tipo de surfactante utilizado: se este for neutro, será diminuída; quando o surfactante for do tipo iônico, será aumentada. Este trabalho tem como objetivo o estudo da obtenção da liga Cu-Cd por eletrodeposição, a caracterização física e química dos eletrodepósitos e verificação da influência da adição de surfactantes.
MATERIAL E MÉTODOS: Utilizaram-se duas células eletroquímicas confeccionadas em vidro Pyrex®, com entradas para três eletrodos: uma para eletrodo estacionário e outra específica para utilização com eletrodo de disco rotatório. Como eletrodos de trabalho foram utilizados discos de platina. Antes da realização dos experimentos, as superfícies dos eletrodos foram polidas com lixa d’água, enxaguadas e transferidas para a célula. O contra-eletrodo foi uma placa de platina e como eletrodo de referência usou-se calomelano saturado, com os experimentos sendo realizados à temperatura ambiente. Os estudos eletroquímicos foram realizados utilizando um potenciostato modelo PGSTAT30 (Autolab) acoplado a um microcomputador. Nas medidas de eletrodo de disco rotatório empregou-se o sistema rotatório modelo CTV101 (Radiometer). As medidas de condutividade foram obtidas usando um condutivímetro (Schott) e eletrodo com constante de célula de 1,02 cm-1. A caracterização física foi realizada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e energia dispersiva de raios-X (EDX) usando microscópio modelo XL-30 (Philips), acoplado a um microanalisador de raios-X. Para estudo dos processos de deposição/dissolução da liga foi utilizada voltametria cíclica. A técnica de cronoamperometria foi usada para deposição potenciostática da liga para a realização de estudos de morfologia e composição química dos eletrodepósitos. No preparo das soluções eletrolíticas foi utilizado CuCl2 na concentração de 0,05 mol.dm-3, CdCl2 0,1 mol.dm-3 e NaCl 1 mol.dm-3, como eletrólito de suporte. Os surfactantes foram adicionados ao branco em suas concentrações micelares, 8,2 x 10-3 mol.dm-3 para o SDS e 2 x 10-4 para o Triton X-100.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Nos experimentos voltamétricos foram variados o potencial de inversão e a velocidade de varredura. Os voltamogramas cíclicos indicaram três processos de redução, dois referentes ao cobre e um ao cádmio. Apareceram quatro processos de dissolução: um referente ao cádmio, um relativo aos compostos intermetálicos [2] e dois referentes ao cobre. Para verificar o transporte de massa da liga foi variada a velocidade de varredura de 20 a 250 mV.s-1, onde verificou-se, entre os valores de corrente de pico catódico e de raiz quadrada da velocidade de varredura, coeficientes de correlação linear de 0,9998 e 0,9862 para a deposição do cobre e do cádmio, respectivamente. Este resultado indica que estes processos são controlados por difusão. Para ratificar este processo difusional foi empregado eletrodo de disco rotatório, onde se verificou a adequação da equação de Levich aos resultados experimentais, em função de uma linearidade entre os valores de corrente limite e da raiz quadrada da velocidade de rotação. Com a finalidade de investigar a morfologia dos eletrodepósitos foram realizadas análises dos eletrodepósitos obtidos por MEV, variando-se o tempo e potencial de deposição. Para -1,0 V nos tempos de deposição de 100, 300 e 600 s, detectou-se morfologia do tipo “couve-flor”. Para um tempo de 600 s e diferentes potenciais de deposição, observou-se variação na morfologia: em -0,5 V, morfologia folicular; em -0,7 V, fibrilar e em -1,0 V, “couve-flor”. A adição de surfactantes à solução eletrolítica possibilitou a obtenção de eletrodepósitos mais compactos e uniformes.
CONCLUSÕES: A partir das condições experimentais estabelecidas, verificou-se que o transporte de massa na eletrodeposição de ligas Cu-Cd é controlado por difusão. Verificou-se que com a variação do tempo de deposição o tipo de morfologia dos eletrodepósitos não variou, exibindo sempre a morfologia do tipo “couve-flor”. Porém, a morfologia varia conforme o potencial aplicado: apresentando-se como folicular, fibrilar e “couve-flor”. As micrografias dos eletrodepósitos obtidos a partir das soluções com adição de surfactantes foram mais compactas e uniformes que as do branco.
AGRADECIMENTOS: UFC, FUNCAP, CNPq, FINEP e LACAM.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: [1] http://sbrt.ibict.br/upload/sbrt696.pdf; acessado em 15/04/2007.
[2] JOVIC; V.D; DESPIC; A.R.; STEVANOVIC; J.S; SPAIC; S. Electrochimica Acta. 34 (1989) 1093-1102.
[3] VITTAL, R.; GOMATHI, H.; KIM, K. Advances in Colloid and Interface Science. 119 (2006) 55-68.
[4] GOMES, A.; PEREIRA M.I.S. Electrochimica Acta. 52 (2006) 863-871.
