Obtenção de revestimento de conversão hidrofóbico à base de zircônio e ácido carboxílico sobre aço galvanizado

Abstract

O aumento das preocupações com o meio ambiente tem trazido à indústria de tratamento de superfícies novos desafios quanto ao desenvolvimento de revestimentos com maior desempenho quanto à resistência à corrosão, observando a redução do impacto ambiental. O aço galvanizado é um material bastante usado na indústria devido ao seu preço atrativo e as suas propriedades mecânicas. Contudo, por limitações legais, o aço galvanizado não pode mais continuar a ser revestido com Cr6+ para aumentar a resistência a corrosão do Zn, sendo necessário o emprego de novos revestimentos protetores. Dentre os revestimentos propostos para substituição do Cr6+, encontram-se os revestimentos de conversão de outros metais e os revestimentos a base de ácidos carboxílicos. Neste contexto, o objetivo do trabalho é avaliar o desempenho com respeito à corrosão da dupla camada composta de um filme de conversão a base de Zr e outro filme a base de ácidos carboxílicos com propriedades hidrofóbicas, visando o aumento da resistência à corrosão sobre o aço galvanizado. Um segundo objetivo do trabalho é a avaliação do mecanismo de deposição do filme de conversão. Os filmes foram obtidos empregando-se o método de dip-coating. As amostras de aço galvanizado foram caracterizadas quanto a sua composição via espectroscopia de raios-X por dispersão em energia, a espessura do Zn via medidor de espessura por campo magnético e metalografia transversal da camada. A camada de conversão foi caracterizada quanto à estrutura utilizando as análises de difração de raio-X, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X. A sua formação foi caracterizada pelo monitoramento do potencial de circuito aberto e pH durante o processo de formação do filme. Sobre as amostras revestidas com camada de conversão e hidrofóbica, os ensaios de polarização potenciostática e espectroscopia de impedância eletroquímica foram utilizados para analisar o comportamento eletroquímico contra a corrosão. Avaliou-se também a molhabilidade dos filmes pelo método da gota séssil com o passar do tempo em câmara UV, além da avaliação da corrosão superficial em câmara úmida e névoa salina. Os resultados mostraram que a estrutura multicamada apresenta resultados benéficos na proteção a corrosão. A presença do íon Zn na solução proveniente da oxidação do aço galvanizado mostrou-se um parâmetro importante a ser monitorado. Além disso, o estudo apresenta ferramentas poderosas para o desenvolvimento do banho de conversão.

Concerns about environmental have produced the surface treatment industry new challenges in developing coatings with improved corrosion resistance performance and reducing environmental impact. Galvanized steel is a widely used material in the industry due to its attractive price and its mechanical properties. However, galvanized steel can no longer be coated with Cr6+ to increase the corrosion resistance of Zn due to legal limitations consequently new protective coatings are required. Conversion coatings of other metals and coatings based on carboxylic acids are among the coatings proposed to replace Cr6+. In this context, the objective of the work is to evaluate the double composite layer of a Zr-based conversion coating film and another film based on carboxylic acids with hydrophobic properties aiming at increasing the corrosion resistance of the galvanized steel. A second objective of the work is to evaluate the deposition mechanism of the film conversion. The films were obtained using the dip-coating method. Galvanized steel samples were characterized by energy-dispersive X-ray spectroscopy, Zn thickness by magnetic field thickness meter and cross-section metallography. The conversion coating was characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy. Its formation was characterized by the monitoring of open circuit potential and pH during the film forming process. The samples coated with a conversion coating and hydrophobic coating were used to analyze the electrochemical behavior against corrosion the potentiostatic polarization and electrochemical impedance spectroscopy. It was also evaluated the wettability of the films by the sessile drop method with time in a UV chamber, besides the evaluation of surface corrosion in wet chamber and saline mist. The results showed that the bonding of the coatings presents beneficial results in corrosion protection. The Zn ion presence in the solution from the galvanized oxidation showed an important parameter to be monitored. In addition, the study presents powerful tools for the development of the conversion bath.