ISBN 978-85-85905-10-1
Área
Físico-Química
Autores
Cunha, R.S. (UFERSA) ; Silva, G.P. (UFERSA) ; Menezes, F.P.S. (UFERSA) ; Lima, M.C. (UFERSA)
Resumo
A escolha do material a ser empregado em estruturas ou equipamentos, depende das suas propriedades mecânicas, custo e boa resistência à corrosão. Assim, as aplicações do níquel na forma de revestimentos podem ser encontradas em muitos setores industriais. Os principais fatores que têm limitado o uso deste como revestimento, referem-se ao seu preço. Assim, alternativas vêm sendo buscadas para a substituição do mesmo, como o desenvolvimento de ligas metálicas que possuam características semelhantes às do Ni. O objetivo desse trabalho é realizar um estudo comparativo entre ligas de Ni-Fe e níquel metálico, a fim de avaliar sua compatibilidade como substrato para revestimentos de cromo. As ligas de Ni-Fe foram obtidas por eletrodeposição, demonstrando-se competitivas em relação ao Ni.
Palavras chaves
Cromo; Eletrodeposição; Ligas
Introdução
Grande parte dos produtos industrializados, especialmente os metais, requer algum tipo de tratamento de superfície. Dentre os tipos de revestimentos protetores, as ligas metálicas eletrodepositadas se destacam, sendo amplamente estudadas, buscando-se a produção de novos materiais que demandem propriedades mecânicas, químicas e físicas específicas para os mais diversos fins (DONTEN et al., 2005; WANG et al., 2000; SANTANA, 2010). A principal aplicação do níquel é como elemento de ligas ferrosas e não ferrosas utilizadas praticamente em todos os seguimentos da indústria. A vasta gama de aplicações do Ni deve-se à sua elevada resistência à corrosão, baixo coeficiente de expansão térmica e excelentes propriedades magnéticas. Entretanto, devido ao seu elevado preço, alternativas vem sendo analisadas para a substituição deste em determinados casos. As ligas metálicas com substituição de pequenas porcentagens deste elemento surgem como alternativa economicamente viável, com vantajosas propriedades. O Ni e o Fe possuem raios atômicos semelhantes. Logo, espera-se que sejam compatíveis para a formação de ligas estáveis. O cromo e suas ligas também são elementos que ocupam um significativo papel na indústria, especialmente para fins decorativos e de revestimento funcional devido a suas propriedades mecânicas e decorativas (MINISTÉRIO DE MINAS E ENERGIA, 2009). Sendo assim, este trabalho propõe realizar um estudo comparativo da resistência à corrosão de ligas de Ni-Fe obtidas pelo processo de eletrodeposição em relação ao Ni metálico,e avaliar a compatibilidade das mesmas como substrato para revestimentos de cromo. A determinação da composição química das ligas será feita por Energia dispersiva de Raios-X (EDX).
Material e métodos
As soluções foram preparadas usando três eletrólitos de watts modificados, pela adição de cloreto ferroso obtendo a relação desejada entre íons Ni2+ e Fe2+ de 90:10, 80:20 e de 75:25 em átomos por cento, respectivamente. Em conjunto, também foi preparado o eletrólito para deposição de cromo, utilizando CrO3 e H2SO4. Previamente a eletrodeposição, os eletrodos de cobre foram polidos com lixas em granulação decrescente de 600 e 1200 mesh. Por fim, estes foram submetidos a desengraxe químico em uma solução de NaOH (10% m.v.) e ativação ácida com H2SO4 (10% m.v.). Na eletrodeposição, foram utilizados eletrodos de trabalho circulares de cobre embutidos em resina epóxi, com área geométrica exposta para eletrodeposição de aproximadamente 1,0 cm2. Como eletrodo auxiliar foi utilizada uma folha de platina com área geométrica de aproximadamente 2,0 cm2. A eletrodeposição de Ni e das ligas Ni-Fe foram feitas em uma célula convencional de vidro Pyrex® de 100 mL, cilíndrica e de um compartimento. As eletrodeposições foram realizadas em modo galvanostático, com temperatura de 25 °C, carga aplicada de 100 C, voltagem de 3,5 V e agitação permanente de 10 rpm com uma barra magnética. Foi aplicado uma densidade de corrente de 60 mA.cm-2 através de uma fonte de corrente contínua, resultando num tempo de deposição aproximado de 5 min. Após o tempo estabelecido, os eletrodos revestidos foram colocados em uma estufa com temperatura aproximada de 60°C. A análise da morfologia dos depósitos foi realizada pela técnica de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Foi realizada também, a determinação da composição elementar da liga utilizando a técnica de Energia Dispersiva de Raios–X (EDX), utilizando-se um espectrômetro de fluorescência de raios X, da Tescan, modelo MIRA 3.
Resultado e discussão
Visualmente, os eletrodepósitos apresentaram-se semibrilhantes e recobriram toda
a extensão do substrato. Não foram observados falhas, rugosidades ou formação de
material pulverulento. As composições químicas das ligas estão dispostas na
Figura 1.
As micrografias superficiais demonstraram que as ligas demonstram aspecto
nodular, são uniformes e apresentam microfissuras, isto é, mantém
características típicas do níquel.Acredita-se que esse comportamento foi
preservado em virtude dos depósitos serem obtidos em elevadas densidade de
corrente. Foi percebido também que, com o aumento do teor de ferro, a densidade
de microtrincas se tornou mais perceptível, porém, a liga se tornou mais
homogênea.A presença dessas microtrincas geralmente está associada a tensões na
rede cristalina.
As micrografias superficiais do revestimento de níquel e das ligas são mostradas
na Figura 2.A Figura 2a referente ao Ni mostra uma superfície homogênea, isenta
de defeitos, exibindo características de eletrodepósitos metálicos obtidos com
densidades de corrente elevadas, a partir de eletrólitos sem aditivos
específicos para nivelamento e brilho.
A Figura 2b alusiva à liga Ni39,2-Fe60,8, revela que esta apresenta
características semelhantes ao níquel, não apresentando defeitos estruturais
como descontinuidades e sobreposição de camadas.
A Figura 2c, referente à Ni29-Fe71 mostra que esta exibe micro trincas
expressivas, assim como a figura 2d, referente à Ni29,1-Fe70,9. É notável que a
liga mais homogênea em termos morfológicos é a Ni29,1-Fe70,9, pois o fato dela
ter trincado, favoreceu mais espaços para a deposição.
Foram realizados depósitos de cromo sobre cada uma das ligas Ni39,2-Fe60,8,
Ni29-Fe71 e Ni29,1-Fe70,9, onde observou-se depósitos bem uniformes e
distribuídos ao longo de cada liga.
A figura descreve as composições química da ligas de Ni-Fe estudadas, determinadas por Energia Dispersiva de Raio-X (EDX).
Morfologias superficiais dos depósitos de níquel e das ligas obtidas, com aumento de 5000 vezes por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV).
Conclusões
O método de eletrodeposição mostrou-se eficiente para a obtenção das ligas Ni-Fe sobre substrato de cobre a partir de eletrólitos de Watts modificados. De acordo com os dados, pode-se inferir que as ligas Ni-Fe obtidas por eletrodeposição são competitivas quanto às ligas de Ni metálico. Visualmente, os depósitos de cromo apresentaram-se aderentes, sem defeitos, recobrindo integralmente todo o substrato. Não foram observadas irregularidades, falhas ou descontinuidades dos mesmos. Assim, concluiu-se que as ligas Ni-Fe constituem-se em boas camadas intermediárias para revestimentos de cromo.
Agradecimentos
Referências
DONTEN, M.; CESIULIS, H.; STOJEK, Z. Electrodeposition of amorphous/nanocrystalline and polycrystalline Ni-Mo alloys from pyrophosphate baths. Electrochimica Acta, v.50, n.5, p. 1405-1412, 2005.
MINISTÉRIO DE MINAS E ENERGIA – MME SECRETARIA DE GEOLOGIA, MINERAÇÃO E TRANSFORMAÇÃO MINERAL-SGM. Relatório Técnico 21-PerfildaMineração de Cromo.CONTRATO Nº 48000.003155/2007-17: Desenvolvimento de Estudos paraElaboraçãodo Plano duodecenal (2010 - 2030) de Geologia,Mineraçãoe Transformação Mineral. p. 3, 2009.
SANTANA, A. I. de C. Estudo cinético da eletrodeposição da liga NiFe em soluções de sul
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