Comportamento eletroquímico do Ti grau 2 e da liga Ti6A14V em tampões citrato e tampões MCLL Vaine contendo haletos

Abstract

Estudou-se o comportamento eletroquímico do Ti grau 2 e da liga Ti6Al4V em tampões citrato e tampões Mcll Vaine, na presença de haletos, em uma faixa de pH entre 2 e 7,6. O potencial de corrosão do Ti grau 2 e da liga Ti6Al4V, quando imersos nos tampões, apresenta valores relativos à formação de um filme de óxido passivo, que não se alteram na presença de brometo, cloreto e iodeto. No entanto, com a adição de fluoreto aos tampões com pH < 5, observa-se um deslocamento do potencial de corrosão para valores correspondentes à dissolução do filme passivo previamente formado. Curvas voltamétricas obtidas para o Ti grau 2 e para a liga, em todos os tampões, indicam um comportamento ativo-passivo com o crescimento de um filme cuja espessura aumenta com o potencial aplicado. Um processo de pites é observado para o Ti grau 2 quando brometo á adicionado ao ácido cítrico pH 2 e em potenciais acima de 3 V/ECS. O Ti6Al4V apresenta o mesmo processo de corrosão, nos tampões citrato contendo brometo e em potenciais acima de 2 V/ECS. Este processo corrosivo deaparece nos tampões Mcll Vaine pH 2, 4 e 5, evidenciando o efeito inibidor do ânion hidrogeno fosfato. Em presença de fluoreto, um intenso processo de dissolução em torno de –1 V/ECS seguido de passivação da superfície foi detectado para ambos eletrodos em pH < 5. Durante os experimentos de voltametria cíclica do Ti grau 2 e do Ti6Al4V nos tampões estudados contendo iodeto foi observada a oxidação deste ânion através do filme passivo, em aproximadamente 1 V/ECS. Em presença de cloreto os materiais estudados foram passivos em todos os tampões, independente do pH e na faixa de potenciais entre –1 e 4 V/ECS. Ensaios de impedância eletroquímica do Ti grau 2 e Ti6Al4V no potencial de corrosão, após 1 hora de imersão nos tampões, mostram a formação de um filme passivo com uma camada interna compacta e outra externa mais porosa. A adição de brometo, cloreto ou iodeto, não altera este perfil, evidenciando em todos os casos a estabilidade do filme formado, no entanto, os diagramas alteram-se significativamente, na presença de fluoreto e pH 5, revelando um intenso ataque ao filme previamente formado. Estudos de impedância realizados em diferentes potenciais anódicos, para ambos eletrodos, mostram que os filmes tornam-se mais estáveis nos tampões e na presença de cloreto. A quebra do filme passivo, observada anteriormente na presença de brometo, foi confirmada em potenciais acima de 2 V/ECS. O filme formado sobre os eletrodos, em ácido cítrico contendo fluoreto, apresentou um processo de reforma na faixa de potenciais anódicos dentro da região passiva. Uma investigação das propriedades semicondutivas do filme anodicamente formado sobre o Ti grau 2 nos tampões Mcll Vaine, mostraram que o filme se comporta como um semicondutor tipo n. O número de doadores e o potencial de banda plana diminuem com o aumento da espessura do filme. Os estudos foram complementados com algumas micrografias obtidas para o Ti grau 2 e Ti6Al4V nos tampões estudados contendo haletos.

The electrochemical behavior of Ti grade 2 and Ti6Al4V alloy in citrate and Mcll Vaine buffers with halide ions addition in a pH range from 2 to 7,6 was investigated. The corrosion potential of these materials in the buffers present values related to a thin passive oxide film formation, even in bromide, chloride or iodide presence. However, the fluoride ions addition to the buffers with pH < 5 shifts the corrosion potential do more negative values indicating the primary oxide film dissolution. Voltammetric curves obtained for Ti grade 2 and the alloy in the buffers show an active-passive process followed by the film growth and its thickness increases with the potential. A pitting process is observed for Ti grade 2 when bromide ions are added to citric acid at potentials above 3 V/SCE. Ti6Al4V presents the same corrosion process in the bromide containing citrate buffers at potentials above 2 V/SCE. The pitting process disappears in the bromid containing Mcll Vaine buffers indicating an inibitor effect of HPO4 2- ion. A dissolution process was dettected at potentials close to –1 V/SCE followed by a passive region for both electrodes when fluoride ions are added to the buffers with pH < 5. The iodide ions oxidation was observed across the passive film formed on Ti grade 2 and Ti6Al4V at potentials close to 1 V/SCE. In chloride presence, Ti grade 2 and Ti6Al4V were passive in all buffers at potentials range from –1 to 4 V/SCE. Electrochemical impedance spectroscopy of both electrodes at the corrosion potential, after one hour immersion in the buffers, show a passive film formation with a compact inner layer and a porous outer layer. The same behavior was observed in bromide, chloride or iodide presence. However, the EIS plots significantly change in fluoride contaning buffers with pH < 5 where the film dissolution process is confirmed. EIS studies of Ti grade 2 and Ti6Al4V in the buffers at different anodic potentials show that the passive film becomes more stable even in chloride presence. The film breakdown in the bromide containing citrate buffers was confirmed at potentials above 2 V/SCE for both electrodes. The film reform was observed for Ti grade 2 and the alloy in the fluoride containing citric acid at anodic potentials related to the passive region. Mott-Schottky analysis of the anodic films formed on Ti grade 2 in the Mcll Vaine buffers show a type n semiconducting behavior wher the donor concentration and the flat band potential decrease with the film thickness increase. Some micrographs were obtained for Ti grade 2 and Ti6Al4V in the halide containing buffers to improve the studies.