Filmes de carbono tipo diamante (dlc) para ligas de bronze : estudo do comportamento eletroquímico e viabilidade como alternativa à pátina artificial

Abstract

Este trabalho estudou a eficácia contra a corrosão conferida por filmes de DLC a ligas de Bronze. O cobre e suas ligas são amplamente usados para produzir artefatos que são permanentemente expostos a atmosferas abertas como também em dispositivos eletrônicos e artefatos metálicos. Em ambientes úmidos, com presença de oxigênio e íons cloreto, ligas de Bronze estão suscetíveis a um processo corrosivo cíclico chamado de Doença do Bronze. A justificativa para esta pesquisa reside na necessidade de propor materiais que visam a proteção de objetos em Bronze. Para isto, duas ligas de Bronze foram escolhidas: C90300 (Cu-Sn-Zn) e C83600 (Cu-Sn-Zn-Pb). Sobre essas ligas foram depositadas uma intercamada de a-Si:H (silício amorfo), com o propósito de melhorar a adesão entre substrato metálico e barreira protetora, e um filme de DLC (diamond-like carbon – carbono tipo diamante). As deposições do filme e da intercamada foram feitas por PECVD. O DLC é uma forma metaestável do carbono e apresenta ótimas propriedades, sendo a resistência à corrosão o foco deste trabalho. Os filmes foram analisados por espectroscopia Raman e as características eletroquímicas dos sistemas com e sem DLC foram avaliadas por monitoramento de OCP (potencial de circuito aberto) e Impedância Eletroquímica (EIE) por até 28 e 30 dias e também por polarização potenciodinâmica em solução 3,5% de NaCl. Os resultados principais mostram que os filmes de DLC de fato conferem proteção contra corrosão para as ligas mas de maneira diversa com o passar do tempo. Para a liga C90300 com filme de DLC, foram obtidos valores de eficiência contra a corrosão maiores que 94% até 7 dias de imersão e uma queda para 33% ao final do período. Para a liga C83600, os valores de proteção contra a corrosão foram menores que para o outro sistema, obtendo um máximo de 91%, e com o passar do tempo o filme perde consideravelmente a resistência contra a corrosão. Com isso, podemos observar a influência do substrato na proteção contra a corrosão conferida pelo DLC, que conferem certa resistência à corrosão mesmo em meios com alta concentração de cloretos e que podem ser usados como alternativa à pátina artificial.

This work aims to investigate the anticorrosive effect by DLC films on Bronze alloys. Copper and its alloys are widely used to produce artifacts that are exposed in open environments as used in electronic devices and metallic artifacts. Exposed to humidity, oxygen and chloride ions, Bronze alloys are susceptible to a cyclical corrosive process called Bronze Disease. Therefore, this research lies in the research for materials in order to protect Bronze objects. Two Bronze alloys were chosen: C90300 (Cu-Sn-Zn) and C83600 (Cu-Sn-Zn-Pb). An a-Si:H (amorphous silicon) interlayer was deposited in order to improve adhesion between the metallic substrate and the protective barrier, and a DLC (diamond-like carbon) film. The film and interlayer depositions were carried out using PECVD. DLC is a metastable form of carbon, has excellent properties and corrosion resistance is the focus of this work. DLC films were analyzed by Raman spectroscopy and the electrochemical characteristics of the systems with and without DLC were evaluated by monitoring OCP (open circuit potential) and Electrochemical Impedance (EIE) for up to 28 and 30 days and also by potentiodynamic polarization in solution 3, 5% NaCl. The main results show that DLC films provide corrosion protection for the alloys, but in different ways over time. Bronze C90300 alloy with DLC film shows corrosion efficiency values greater than 94% until 7 days of immersion but after, its drop to 33%. For the C83600 alloy, the corrosion protection values were lower than for the other system, reaching a maximum of 91%, and over time the film considerably lost its resistance against corrosion. Overall, we can observe the influence of the substrate on the protection against corrosion provided by DLC, which provides a certain resistance to corrosion even in environments with a high concentration of chlorides and which can be used as an alternative to artificial patina.