Influência do pH e do envelhecimento da solução precursora na deposição do revestimento a base de silano BTSE com adição de inibidor Ce(III) e estudo do envelhecimento desse revestimento aplicado sobre aço galvanizado

Abstract

Problemas ambientais têm estimulado a pesquisa e o desenvolvimento da indústria de tratamento de superfícies. Revestimentos de conversão a base de cromo(VI) estão sendo banidos devido a sua toxicidade e os revestimentos a base de silanos são uma alternativa. Os silanos podem formar um filme reticulado sobre a superfície metálica por um processo sol-gel atuando como barreira à penetração do eletrólito. A incorporação de inibidores de corrosão ao filme a base de silano, como por exemplo, compostos de cério, podem melhorar o seu desempenho. No entanto, poucos estudos avaliam a estabilidade desse inibidor na solução precursora. Este estudo foi dividido em duas etapas. Na primeira etapa foi avaliada a estabilidade do inibidor na solução precursora para diferentes pH em função das propriedades dos filmes. Na segunda etapa deste trabalho, foram estudadas duas influências do tempo: o envelhecimento da solução precursora e o envelhecimento do revestimento sobre a peça. O desempenho foi comparado com revestimentos de conversão a base de Cr(VI) e Cr(III). Para o trabalho foram utilizados painéis de aço galvanizado revestidos com o silano bis-1,2-(trietoxisilil)etano (BTSE) com adição do inibidor nitrato de cério(III) a partir de uma solução com 4% silano/ 48% água/ 48% álcool etílico. Os filmes foram caracterizados por polarização potenciodinâmica, espectroscopia de impedância eletroquímica e ensaios de corrosão acelerada em câmara úmida. Os resultados da avaliação do pH da solução precursora demonstraram que este parâmetro influencia as propriedades do filme formado pois afeta a taxa de hidrólise do silano e também a estabilidade do inibidor nitrato de cério. Com os resultados da influência do tempo, pode-se concluir que o envelhecimento da solução leva à formação de revestimentos com propriedades inferiores. Os resultados de envelhecimento do revestimento sobre a peça indicam que o revestimento a base de silano tem menor influência negativa do tempo de estocagem em ambiente de baixa umidade que os revestimentos cromatizados (VI) e (III). No entanto, o tempo de contato com o eletrólito aquoso tem maior influência negativa no revestimento a base de silano.

Some new researches in surface treatment industry are driven by environmental problems. Chromate conversion coatings based in chromium(VI) are being banished because of its toxicology and many studies indicate silane coatings as alternatives. Silane coatings can form a crosslinked film over the metal surface by sol-gel process acting as a barrier for electrolyte penetration. The incorporation of corrosion inhibitors into the silane film, such as cerium compounds, can improve silane coatings performance. However, few studies evaluate the stability of this inhibitor in the precursor solution. This study was divided into two parts. In the first part, the stability of the inhibitor in the precursor solution for different pH was evaluated through the properties of the films obtained. In the second part of this work, two influences of the time were studied: the aging of the precursor solution and the aging of the coating. The silane coatings performance was compared to chromate conversion coatings based in Cr(VI) and Cr(III). Galvanized steel sheets coated with bis-1,2-(triethoxysilyl)ethane (BTSE) doped with cerium nitrate(III) inhibitor using a solution of 4% silane/ 48% water/ 48% ethyl alcohol were used. The films were characterized by potentiodynamic polarization, electrochemical impedance spectroscopy and corrosion accelerated tests as wet chamber. The results of the study of the precursor solution pH showed that this parameter influences the properties of the silane film formed as it affects the rate of hydrolysis of the silane and also the stability of the cerium nitrate inhibitor. The results of the influence of time indicated that the solution aging leads to the formation of coatings with lower anticorrosion properties. The results of the coating aging indicated that the silane coating is less negatively affected by storage time at low humidity environment than the chromate coatings (VI) and (III). However, the time of immersion in aqueous electrolyte has higher negative influence on the silane coating.