Filmes híbridos obtidos a partir de precursores alcoóxidos para proteção contra corrosão em aço estrutural

Abstract

A necessidade de construções com maior tempo de vida útil, as preocupações com segurança e com o meio ambiente, levam cada vez mais ao desenvolvimento de materiais que associem meio ambiente, custo, praticidade e durabilidade. A corrosão de armadura é uma das causas mais significativas de deterioração das estruturas de concreto armado. Diferentes processos vêm sendo propostos com o objetivo de evitar esse tipo de corrosão, como por exemplo: proteção catódica, revestimentos da armadura com zinco, revestimento da armadura com resina epóxi. Revestimentos com resina epóxi apresentam-se como uma excelente alternativa promovendo a formação de uma barreira entre o metal e o meio. Contudo, esse tipo de revestimento tem comprometido a ancoragem armadura/concreto e não deve conter descontinuidades, pois isso pode favorecer corrosão localizada da armadura. Nesse contexto, o presente trabalho tem por objetivo elaborar e caracterizar filmes híbridos aplicados sobre aço AISI 1020 e aço estrutural CA50. Os filmes híbridos vêm sendo largamente estudados para proteção contra corrosão nos mais diferentes metais. Além disso, esses filmes apresentam baixa espessura, o que diminuiria o comprimento de ancoragem armadura/concreto. A adição de elementos de terras raras como inibidores de corrosão promove o efeito autocicatrizante ao filme, no caso de ruptura, evitando dessa forma a corrosão localizada. Neste trabalho, os filmes foram obtidos pelo processo de dip-coating a partir dos precursores alcoóxidos Tetraetoxisilano (TEOS) e 3- (trimetoxisililpropil) metacrilato (TMSPMA) com adição de cério como inibidor de corrosão. Para a obtenção do filme foram variados os seguintes parâmetros: processo de pré-tratamento, temperatura de cura e tempo de permanência no sol. Os filmes foram caracterizados quanto à morfologia por microscopia eletrônica de varredura; quanto ao comportamento eletroquímico (monitoramento do potencial de circuito aberto e polarização potenciodinâmica). Além disso, os filmes foram caracterizados quanto à aderência. Os resultados obtidos mostram a influência dos parâmetros operacionais sobre a qualidade e desempenho do filme. Filmes obtidos com pré-tratamento com NaOH e curados a 60 oC apresentaram o melhor desempenho quanto à resistência à corrosão. Verificou-se também que a formação dos filmes híbridos sobre o aço AISI 1020, foi mais favorecida comparativamente ao substrato de aço estrutural CA50.

The need for buildings with a longer life, cautions on safety and the environment, lead increasingly to the development of materials involving the environment, cost, practicality and durability. Corrosion of the armour is one of the most significant causes of deterioration of reinforced concrete structures. Different processes have been proposed with the objective to avoid this type of corrosion, for example, cathodic protection, coatings of zinc armature and coating of the armature with epoxy resin. Epoxy coatings are presented as an excellent alternative promoting the formation of a barrier between the metal and the environment. However, this type of coating has committed the anchor armour/concrete and does not allow discontinuities in the coating because it can produce corrosion in the armour. In this context, this work addresses the development and characterization of hybrid films applied on AISI 1020 steel and structural steel CA50. The hybrid films have been studied for corrosion protection in many different metals. Moreover, these films have low thickness, not interfering in the effect of the anchor armour/concrete. The addition of elements of rare earths as corrosion inhibitors promotes self-healing effect of the coating, in case of the rupture of the film, avoiding localized corrosion. In this work, the films were obtained by the process of the dip-coating from alkoxide precursors Tetraetoxisilano (TEOS) and 3-(trimetoxisililpropil) metacrylate (TMSPMA) with the addition of cerium as an inhibitor of corrosion. To obtain the film the following parameters were varied: the process of pre-treatment, the temperature of cure and time of residence in the sun. The films were characterized using the morphology from the scanning in the electron microscopy; analyzing the electrochemical behavior (monitoring the potential in open circuit and dynamic potential polarization). Moreover, the films were characterized for adhesion. The results show the influence of operating parameters on the quality and performance of the film. Films obtained with pretreatment with NaOH and cured at 60 ° C showed the best performance in terms of resistance of corrosion. It was also found that the formation of the hybrid films on AISI 1020 steel was more favored when compared with the substrate of structural steel CA50.