Obtenção e caracterização de revestimento hidrofóbico utilizando viniltrietoxisilano (VTES) como precursor em solução sol-gel sobre aço inoxidável AISI 204 por dip-coating

Abstract

Filmes hidrofóbicos são caracterizados por repelir soluções aquosas quando em contato com superfícies revestidas ou com algum material que possua propriedades hidrofóbicas. Estes materiais têm despertado a atenção tecnológica devido às propriedades de: auto-limpeza, anti-gelo, anti-aderente e anti-corrosão. Este trabalho teve como objetivo a obtenção do filme hidrofóbico, em temperatura ambiente, utilizando o silano viniltrietoxisilano (VTES) sobre chapas de aço inoxidável AISI 204 em solução sol-gel pelo processo de dip-coating, tendo como finalidade o aumento da resistência à corrosão do substrato metálico. Para a reação de hidrólise foi preparada uma solução com relação percentual de silano/etanol/água de 4/48/48% em volume. Alguns parâmetros da solução e da superfície do substrato foram variados, tais como o tempo de hidrólise do silano na solução sol, em 2 e 24 horas, e a rugosidade do substrato pelo processo de jateamento com micropartículas de óxido de alumina comparando-o com o substrato liso (sem modificações). O filme foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura (MEV), ângulo de contato (CA), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE), polarização potenciodinâmica, espectroscopia de energia dispersiva de raios-x (EDS), névoa salina e câmara úmida. Através destas técnicas de caracterização, pode-se avaliar a resistência à corrosão, a homogeneidade e a hidrofobicidade do filme obtido. Os resultados da influência do tempo de hidrólise demonstram que a solução de 24 horas proporciona um aumento na hidrofobicidade do filme de 12° em relação à solução de 2 horas de hidrólise. Enquanto que, a modificação da superfície com o jateamento favorece um aumento de 36° no ângulo de contato em relação à superfície lisa. Os ensaios eletroquímicos mostram que o substrato que possui maior ângulo de contato, 130°, apresenta maior resistência a corrosão comparando-o com as outras amostras, as quais apresentam ângulos de contato menores. Porém, os resultados de névoa salina comprovam que as amostras com a superfície lisa, ângulo de contato de 90°, possuem maior durabilidade do que as amostras jateadas quando expostas a ambientes salinos. Conclui-se que a metodologia utilizada é eficaz para a obtenção de revestimentos hidrofóbicos e para a proteção do metal base contra à corrosão.

Hydrophobic films are characterized to repel water or aqueous solutions when in interaction with coated surfaces or any materials with hydrophobic properties. These materials have attracted attention due the technological properties, like: self-cleaning, anti-icing, anti-adherent and anti-corrosion. This study aimed to obtain the hydrophobic film at room temperature using the vinyltriethoxysilane (VTES) on stainless steel AISI 204 in sol-gel solution by dip-coating process, with the purpose to increase the corrosion resistance of metal substrate. The hydrolysis reaction was prepared a solution with a percentage ratio of silane/ethanol/water 4/48/48% in volume. Some parameters of the solution and the substrate surface were varied, such as silane hydrolysis time in the sol solution at 2 and 24 hours, and the roughness of the substrate by blasting process with microparticles of aluminum oxide and it was compared with the smooth substrate (unchanged). The film was characterized by scanning electron microscopy (SEM), contact angle (CA), infrared spectroscopy by Fourier Transform (FTIR), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), potentiodynamic polarization, energy dispersive spectroscopy (EDS), salt spray and humid room tests. Through these characterization was possible to evaluate the corrosion resistance, uniformity and hydrophobicity of the film developed. The influence of hydrolysis time showed an increase in contact angle of 12° when used the 24 hours of hydrolysis solution in relation to 2 hours of hydrolysis. While the surface modification using the blasting tecnique favors an increase of 36° in contact angle in comparison to the smooth surface. Between the samples evaluated by electrochemical spectroscopy, proves the higher contact angle, 130°, has best performance in corrosion resistance compared with another samples studied which have lower contact angles. However, the smooth substrate, contact angle 90°, showed the best performance in salt spray test compared to rough surfaces samples. The methodology developed was effective to obtain hydrophobic coatings and protection the metal substrate against the corrosion.