Proteção da liga AA7075-T6 por anodização tartárico-sulfúrica e pós-tratamento com ácido hexafluorozircônico

Abstract

Ligas de alumínio da série 7XXX (Al-Zn-Mg) apresentam elevada resistência mecânica e baixo peso, propriedades solicitadas pela indústria aeronáutica. Seu melhor desempenho mecânico se deve ao endurecimento por precipitação, obtido por tratamento térmico. A partir desse processo são formadas partículas de segunda fase, responsáveis, muitas vezes, por uma maior suscetibilidade à corrosão localizada. Um dos métodos mais utilizados para a proteção contra corrosão de ligas de alumínio consiste em anodização, através do qual um filme de óxido poroso é produzido eletroliticamente. Para aumentar a proteção à corrosão, os poros da camada de óxido são muitas vezes selados em água fervente por um determinado tempo, o que implica um gasto de energia. Neste trabalho foi desenvolvido um sistema de proteção à liga AA7075-T6 composto por dois diferentes revestimentos de conversão: anodização em ácido tartárico-sulfúrico e pós-tratamento com ácido hexafluorozircônico (H2ZrF6), por imersão à temperatura ambiente. Quando aplicado diretamente a ligas de alumínio, o desempenho do revestimento de conversão à base de ácido hexafluorozircônico é influenciado por alguns parâmetros, tais como o pH e a concentração da solução de imersão. Portanto, no presente trabalho foram estudadas diferentes condições de soluções de H2ZrF6 para o pós-tratamento da liga AA7075-T6 anodizada. As amostras foram comparadas a amostras hidrotermicamente seladas e não seladas. As caracterizações morfológica e química das amostras foram realizadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia de Raios X por Dispersão de Energia (EDS). A resistência à corrosão foi estudada por espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) em NaCl 0,5 M e montagem de circuitos elétricos equivalentes para os sistemas de proteção que apresentaram melhor desempenho anticorrosivo. Análises de ângulo de contato foramrealizadas para avaliar a molhabilidade das superfícies. As áreas expostas a soluções de NaCl 0,5 M durante 24 dias e NaCl 0,1 M durante 42 dias foram comparadas macroscopicamente. O revestimento de óxido de Zr nanométrico foi efetivamente depositado sobre a camada anodizada da liga, apresentando maiores concentrações sobre e ao redor de partículas intermetálicas. As propriedades superficiais da camada anodizada foram modificadas pelo óxido de Zr nanométrico, resultando em uma superfície hidrofóbica. As amostras pós-tratadas com H2ZrF6 em uma concentração de 1% e pH 3,5 apresentaram resistência à corrosão equiparável às seladas hidrotermicamente e ainda mais duradoura. Portanto, a camada de óxido de Zr nanométrico depositada sobre a liga AA7075-T6 anodizada em ácido tartárico-sulfúrico se mostrou uma alternativa de pós-tratamento de maior resistência à corrosão por longos tempos de imersão em relação à selagem hidrotérmica.

Aluminum alloys from 7XXX series (Al-Zn-Mg) show high mechanical resistance and low weight, both required properties for aircraft industry. Its better mechanical performance is due to hardening by precipitation, commonly named ageing, obtained by heat treatment. Through this process second phase particles are formed, which are also responsible for an increase in localized corrosion susceptibility One of the most used methods for corrosion protection of aluminum alloys consists in anodizing, through which a porous oxide film is produced electrolytically. In order to increase corrosion protection, the pores of the oxide layer are often sealed in boiling water for a certain time, which implies an energy spending. In this work, a protection system for AA7075-T6 alloy was developed, consisting of two different conversion coatings: anodizing in tertaric-sulphuric acid and a post-treatment in hexafluorozirconic acid (H2ZrF6), by immersion at room temperature. When applied directly on aluminum alloys, the anticorrosive performance of conversion coating based in hexafluorozirconic acid can be influenced by some parameters, such as pH and concentration of immersion solution. Therefore, in the present work, different concentration and pH conditions of H2ZrF6 solutions on anodized AA7075-T6 alloy were studied. The samples were compared to hydrothermally sealed and unsealed samples. Morphological and chemical characterization were performed by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS), respectively. Corrosion resistance was studied by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) in NaCl 0,5 M and fitting of equivalent electrical circuits for the protection systems that showed better anticorrosive performance. Contact angle analyses were performed to evaluate the wettability of the surfaces. Areas exposed to 0,5 M NaCl solutions for 24 days and NaCl 0,1 M during 42 days were compared macroscopically. The nanometric Zr oxide coating was effectively deposited on the anodized alloy layer, showing higher concentrations upon and around intermetallic particles. Surface properties of the anodized layer were modified by the nanometric Zr oxide, resulting in a hydrophobic surface. After treatment with hexafluorozirconic acid with concentration 1% and pH 3,5 the samples showed corrosion resistance comparable to hydrothermally sealed and even more lasting. Therefore, the nanometric Zr oxide layer deposited over the AA7075-T6 alloy anodized in tartaric-sulfuric acid consists an alternative of post-treatment of higher corrosion resistance for longer immersion time in relation to hydrothermal sealing.