Caracterização e Resistência à Corrosão da Metalização Direta de Níquel Sobre Ferro Via Processo Autocatalítico.

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Materiais

Autores

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

Resumo

A deposição autocatalítica foi utilizada para obter uma camada Ni-P, sobre um substrato circular de Fe com 1,0 cm2 de área superficial. Caracterizações química e física foram realizadas, determinando a composição química e características morfológicas superficiais. Essas caracterizações foram feitas por Energia Dispersiva de Raios-X (EDX) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). A técnica de Polarização Linear Potenciodinâmica (PLP) foi usada para avaliar a resistência à corrosão em três meios corrosivos: HCl 0,1 mol.L-1, NaCl 0,1 mol.L- 1 e NaOH 0,1 mol.L-1. No depósito obtido não houve a presença de falhas ou rugosidades. A liga Ni92,83P7,17 apresentou maior resistência à corrosão em meio alcalino.

Palavras chaves

Corrosão; Metalização; Níquel Autocatalítico

Introdução

Segundo Wang et al. (2017), o processo de metalização química de um substrato, consiste em depositar uma camada metálica condutiva sobre ele, através da imersão em uma solução que contenha algum metal capaz de ser reduzido sobre a superfície do material. Conforme Faraji et al. (2012); Faraji et al. (2013); Poppola et al. (2016), na deposição autocatalítica (eletroless), a reação eletroquímica acontece espontaneamente, ou seja, sem a necessidade de utilizar uma fonte externa de corrente ou potencial. De acordo com Czagánya, Baumli, Kaptay (2017) os depósitos obtidos por deposição autocatalítica apresentam características com boa uniformidade, aderência e fraca porosidade e uma excelente resistência à corrosão e ao desgaste abrasivo, tornando o processo atrativo ao setor produtivo. O níquel é usado frequentemente como revestimento, sendo depositado sobre alguns metais suscetíveis à corrosão, como medida de proteção (CALLISTER, RETHWISCH, 2016). Para Eguiluz, Avaca, Eguiluz (2008) as ligas metálicas de Ni-P possuem características diferenciadas, como dureza, resistência a ataques químicos, aderência, soldabilidade, que as tornam adequadas para recobrimentos protetores contra a corrosão. No presente trabalho, um substrato circular de ferro foi revestido por um camada de níquel- fósforo com espessura de ordem micrométrica, por meio de um processo autocatalítico. Posteriormente, as características físicas e químicas, bem como os ensaios de corrosão para esse depósito foram realizadas.

Material e métodos

A deposição autocatalítica do níquel foi feita sobre uma superfície de ferro com área circular exposta de aproximadamente 1,0 cm2. O banho autocatalítico foi composto por NiCl2.6H2O 0,12 mol.L-1 como fonte de Ni, NaH2PO2.H2O 0,09 mol.L-1 como agente redutor e H3CCOONa 0,6 mol.L-1 como eletrólito. Os eletrodos foram polidos com papel de carbeto de silício em granulação decrescente de 240 a 1200 mesh, seguido de desengraxe químico em uma solução de NaOH 10% m.v-1 e, por fim, ativação ácida com HCl 10% v.v-1. O processo foi conduzido à temperatura controlada de 50ºC, pH entre 4,0 e 7,0, com tempo de exposição de 2h na solução autocatalítica. A composição química foi determinada por Energia Dispersiva de raios–X (EDS) e as caracterizações morfológicas superficiais foram feitas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Um espectrômetro de fluorescência de raios-X da Tescan®, modelo MIRA 3 foi usado nas análises. Os ensaios de corrosão foram realizados em meios de HCl 0,1 mol.L-1, NaCl 0,1 mol.L-1 e NaOH 0,1 mol.L-1, utilizando uma célula eletroquímica composta de três eletrodos: Ag/AgCl, como eletrodo de referência, platina como contra eletrodo e o substrato de ferro revestido com Ni como eletrodo de trabalho. Esses foram feitos em um postensiostato/galvanostato Autolab®, modelo PG STATE 204 e utilizou-se o software NOVA versão 1.11 para aquisição e tratamento de dados. Para a obtenção das curvas de Polarização Linear Potênciodinâmica (PLP), varreduras de potencial entre 300 mV abaixo e 300 mV acima em relação ao potencial de circuito aberto (ECA) foram executadas a uma velocidade de varredura de 1mV.s-1. O método da extrapolação das retas de Tafel foi utilizado para obtenção das taxas de corrosão.

Resultado e discussão

O espectro de EDX demonstrou a presença dos elementos Níquel e Fósforo, comprovando a eficiência do processo autocatalítico na obtenção da liga Ni92,83 P7,17. A Figura 1 apresenta a micrografia superficial da liga Ni92,83P7,17 ampliada em 5000 vezes. Analisando-a, observou-se a presença de nódulos em sua superfície. De acordo com Liu et al. (2012), o aspecto nodular presente na superfície da liga é característico de depósitos de níquel. Não foram observadas presenças de micro trincas, falhas, superposição ou descontinuidades, ou seja, o depósito apresentou-se bastante compacto. Para uma proteção à corrosão mais efetiva é fundamental a ausência de descontinuidades, trincas ou falhas, capazes de expor o substrato ferroso ao meio externo (MALFATTI, 2000). Foram determinados os potenciais de corrosão (Ecorr), as resistências de polarização (Rp) e as correntes de corrosão (Icorr) da liga nos meios corrosivos, cujos dados estão dispostos na Figura 2. Fazendo-se uma análise comparativa entre os potenciais de corrosão exibidos na Figura 2, verifica-se que a liga avaliada apresentou um caráter mais nobre em meio de NaOH e menos nobre em meio de NaCl. No entanto, em relação aos dados de resistência de polarização, que se constitui em parâmetros cinéticos, e, portanto, podem ser associados à velocidade da reação, a liga apresenta uma maior resistência à corrosão em meio alcalino e menor em meio ácido. Os dados de densidade de corrente de corrosão estão coerentes com os valores obtidos de resistência de polarização.

Micrografia superficial da liga Ni92,83P7,17 ampliada em 5000 vezes.


Valores de Ecorr, Rp e Icorr da liga Ni92,83P7,17 em meios de HCl 0,1 mol.L-1, NaCl 0,1 mol.L-1 e NaOH 0,1 mol.L-1

Conclusões

O método de deposição autocatalítica mostrou-se eficiente para obtenção da liga Ni92,83P7,17, tendo como resultado um depósito semibrilhante, estável, aderente e com bom aspecto visual. A composição química do depósito determinada por EDX, confirmou a presença de níquel e fósforo no depósito. A partir da análise morfológica superficial, verificou-se um aspecto predominantemente nodular, característica típica dos depósitos de Níquel, conforme descrito na literatura. A análise de PLP indicou que a liga Ni92,83P7,17 apresenta uma maior resistência à corrosão em meio alcalino.

Agradecimentos

Ao Laboratório de Ecofisiologia Vegetal e ao Laboratório de Filmes Finos da Universidade Federal Rural do Semi-Árido, pelas análises de MEV e EDX respectivamente.

Referências

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