Estudo da influência do Li na anodização de ligas Al-Cu-Li

Abstract

As ligas de Al-Cu-Li de terceira geração, como a AA2050-T84 com 3,9 at.% Li e a AA2198-T851 com 3,7 at.% Li, contendo cobre como terceiro elemento de liga em porcentagem atômica são de grande interesse para aplicações aeronáuticas pela diminuição da densidade e pela alta resistência mecânica por peso. Estas ligas apresentam baixa resistência à corrosão devido à natureza ativa do lítio, sendo necessário realizar a modificação da superfície para a proteção destas ligas e diminuir sua suscetibilidade à corrosão localizada. O processo superficial de anodização permite mitigar a velocidade de corrosão e prolongar a vida útil da liga. No presente trabalho as propriedades do filme de óxido anódico formado em ácido sulfúrico (composição, morfologia, resistência à corrosão por pites) foram estudadas em função dos parâmetros tais como temperatura (T), densidade de corrente (i), composição das ligas e pré- tratamento (PT). Platôs do potencial da célula E (≈ 30 V) semelhantes são verificados para as ligas por anodização galvanostática, quando i varia de 7 a 12 mA.cm-2. Porém, o pico de i precedendo o platô de E de anodização estacionária aumenta. Para valores de i mais altos e de T mais baixos, a camada de óxido mostra como defeito blisters durante a formação da camada porosa e maior espessura. Os espectros Raman adquiridos no óxido com blisters e em regiões livres de blisters indicam a presença de tensões mecânicas e que a composição do óxido de Al2O3 amorfo varia localmente, contendo maiores teores de ϒ-Al(OH)3, Al3(SO4) e Al coordenado tetraedricamente pelo O (AlO4). Diferentes condições de anodização e pré-tratamento superficial na liga AA2050- T84 indicam que os defeitos só ocorrem quando o óxido atinge uma determinada espessura, devido ao acúmulo de tensões compressivas resultantes da expansão do óxido em relação à liga.

Third-generation Al-Cu-Li alloys, such as the AA2050-T84 and the AA2198-T851 with 3.9 and 3.7 at.% Li is of great interest for aeronautical applications due to their reduced density and high mechanical strength per weight. Due to the active nature of lithium, these have low corrosion resistance, making it necessary to modify the surface to protect these alloys due to their greater susceptibility to localized corrosion. The surface anodizing process reduces the corrosion rate and extends the metal's useful life. In the present work, the properties of the anodic oxide film formed in sulfuric acid (composition, morphology, pitting resistance) were studied as a function of parameters such as temperature (T), current density (i), alloy composition, and pre-treatment (PT). Similar plateaus of cell potential E (≈ 30 V) are verified by galvanostatic anodization for applied current values from 7 to 12 mA.cm- 2. However, the current peak preceding the plateau of stationary anodizing increases. For higher i and lower T values, the oxide layer shows blistering defects while forming the porous layer and thicker layers. The Raman spectra acquired in the oxide with blisters and in regions free of blisters indicate the presence of mechanical stresses that the composition of the oxide varies locally, containing a higher content in the most representative peaks corresponding to ϒ-Al(OH)3, Al3(SO4) and fourfold O-coordinated Al, AlO4. Different anodizing conditions and surface pretreatments of the AA2050-T84 alloy indicate that defects only occur when the porous oxide layer reaches a specific thickness due to the accumulation of compressive stresses resulting from the volumetric expansion of the oxide formation.