ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: Estudos iniciais da eletrodeposição de estanho sobre aço em meio sulfato-ácido
AUTORES: FILHO, M.A.N.S. (UECE) ; MELO, A.L.T. (UECE) ; PAIVA, D.V.M. (UECE) ; ARRUDA, J.G.C. (UECE) ; SLIVA, R.C.B. (UECE)
RESUMO: Este trabalho relata os estudos iniciais da eletrodeposição de estanho sobre aço em meio ácido. Para este efeito, recorreram-se às técnicas potenciodinâmicas, associadas às técnicas de caracterização microscópica e química, sejam elas, a microscopia eletrônica de varredura e a espectroscopia de análise da energia dispersiva por raios-X. A eletrodeposição de estanho ocorre a altas velocidades, com etapas de controle por ativação e difusional na solução ácida. A reação de desprendimento de hidrogênio afeta a eficiência de deposição; embora seja possível que esta reação contribua para o nivelamento da superfície do eletrodepósito de estanho. A morfologia dos cristalitos de estanho sobre o aço foi a mesma para a diferentes condições de deposição eletrolítica.
PALAVRAS CHAVES: eletrodeposição, estanho, aço
INTRODUÇÃO: O estanho é aplicado industrialmente como um revestimento em um grande
número de metais, particularmente aço (folha de flandres), para dar resistência à corrosão, melhorar a aparência ou a soldabilidade. Ultimamente há um crescente interesse na utilização do estanho como eletrodepósito substituindo outros revestimentos convencionais, pois banho de estanho tem muito menos impacto ambiental. O estanho e ligas de estanho são possíveis candidatos para substituir metais tóxicos como cromo e cádmio, que são depósitos usados para decoração
e aplicações elétricos/eletrônicos. Além disso, o estanho puro tem sido utilizado em microeletrônica como uma alternativa para substituições de ligas estanho-chumbo. Neste trabalho, a eletrodeposição de estanho sobre substrato de aço de baixo carbono a partir de eletrólito sulfato-ácido sem a adiçao de aditivos foi investigada. As técnicas eletroquímicas foram conduzidas para verificar alguns aspectos da deposição eletrolítica de estanho. A morfologia e a estrutura do eletrodepósito de estanho obtido sobre diferentes condições foram examinadas pelas técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e de espectroscopia de análise da energia dispersiva por raios-X (EDX).
MATERIAL E MÉTODOS: Foi preparada a solução eletrolítica de SnCl2 0,1mol.dm-3 e H2SO4 1mol.dm-3. Para esta solução, foram conduzidas as medidas de pH e de condutividade, realizadas por meio de pHmetro de bancada e de condutivimetro de bancada, respectivamente, e previamente calibrados. Foram utilizados como eletrodo de trabalho o aço de baixo carbono (aço 1020), no forma de disco com aproximadamente 1cm2 de área geométrica exposta; como eletrodo auxiliar placa fina de platina e como eletrodo de referência o eletrodo de prata-cloreto de prata: Ag/AgCl/KCl (3mol.dm-3), devidamente calibrado. Os ensaios eletroquímicos foram conduzidos em um potenciostato/galvanostato, interfaceado com microcomputador. Todos os ensaios foram mantidos a temperatura ambiente (em torno de 25oC). Cada ensaio foi repetido, ao menos, três vezes a fim de se garantir a boa reprodutibilidade. Após a deposição do estanho, as amostras do eletrodepósito foram analisadas pela técnica de microscopia eletrônica de varredura, em microscópico eletrônico de varredura acoplado a câmara de vácuo, permitindo a análise da superfície por espectroscopia de análise da energia dispersiva por raios-X.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os voltamogramas típicos para a deposição de estanho sobre aço a partir de eletrólito sulfato-ácido indicam que a redução de íons Sn(II) inicia-se em torno de -0,60V e a corrente aumenta abruptamente atingindo um valor máximo. Este aspecto sugere processo controlado por ativação. Após este ponto, define-se um pico na curva voltamétrica (potencial de pico catódico igual a -0,73V, aproximadamente). Este fenômeno indica que a formação rápida de núcleos do eletrodepósito de estanho ocorre. Abaixo do potencial catódico a corrente diminui exponencialmente e atinge um valor de 40mA. Este fato evidencia um processo controlado por transporte de massa de espécies Sn(II) a partir do seio da solução até a superfície catódica. É observada a relação linear entre a corrente de pico catódica e a raiz quadrada da velocidade de varredura de potencial. Este sugere que, sob condições de controle difusional, o processo de deposição é praticamente irreversível. No entanto, tem-se que considerar as variações da superfície em deposição. Os cristalitos do eletrodepósito de estanho têm forma compacta. O número de cristalitos tende a aumentar à medida que se aumenta o potencial catódico de deposição. Outro aspecto é que o tamanho dos cristalitos praticamente não se altera. A eficiência de deposição eletrolítica de estanho é alta; todavia, a reação de desprendimento de hidrogênio influencia, haja vista que ao aumentar o potencial catódico de deposição a formação de bolhas de hidrogênio não somente interfere na reação de deposição propriamente dita, mas também, na difusão de espécies Sn(II) em solução.
CONCLUSÕES: No presente trabalho, tem-se a investigação preliminar da eletrodeposição de estanho sobre aço a partir de eletrólito sulfato-ácido, onde foram revelados os seguintes aspectos: o processo de deposição é fortemente controlado por ativação e por transporte de massa na solução de eletrólito; a eficiência de deposição é alta, embora a reação de desprendimento de hidrogênio contribua para a sua diminuição e os aspectos morfológicos do eletrodepósito praticamente não se modificam para as diferentes condições eletrolíticas de deposição.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem gentilmente ao Programa Institucional de Bolsas de Iniciação Científica da Universidade Estadual do Ceará.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: SILVA, R. C. B., MAGALHÃES, A. C. e CAPELATO, M. D. Electrodeposition of tin on carbon steel substrate from acidic metanesulfonate electrolyte. A ser submetido.
SILVA, R. C. B. Eletrodissolução e eletrodeposição de estanho em ácido metano sulfônico. Tese de Doutorado. Departamento de Química, UFSCar, 2000
TORRENT-BURGUE´ S, J., GUAUS, E. e SANZ, F. Initial stages of tin electrodeposition from sulfate baths in the presence of gluconate, vol. 32, Journal of Applied Electrochemistry, pp. 225-230 (2002).
