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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.85.2012.tde-24102012-085907
Documento
Autor
Nome completo
Rosele Correia de Lima
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2012
Orientador
Banca examinadora
Costa, Isolda (Presidente)
Assis, Sergio Luiz de
Falleiros, Neusa Alonso
Kunioshi, Clarice Terui
Ramanathan, Lalgudi Venkataraman
Título em português
Avaliação de alternativas ao uso de níquel e cromatos no processo de fosfatização tricatiônico aplicado ao aço carbono
Palavras-chave em português
aço carbono
fosfatização
fosfato tricatiônico
nióbio
Resumo em português
Camadas de fosfato tricatiônico são largamente utilizadas na indústria automotiva como proteção contra corrosão e adesão de revestimentos orgânicos ao substrato de aço. A combinação do fosfato e revestimento proporciona à superfície metálica, alta durabilidade à corrosão. Porém a camada cristalina obtida com este tipo de fosfato apresenta poros entre os cristais, expondo o substrato metálico ao ambiente corrosivo, tornando importante um tratamento de passivação após fosfatização. O tratamento comercial de fosfatização tricatiônico e subsequente passivação envolvem o uso de elementos tóxicos, tais como níquel e cromo hexavalente, produzindo resíduos que são prejudiciais ao ambiente e seu uso têm sido cada vez mais proibido. O objetivo do presente estudo é investigar o efeito da troca do níquel, no processo de fosfatização, pelo composto de nióbio (oxalato de nióbio e amônio) com relação à resistência à corrosão do aço fosfatizado. Esta investigação foi realizada através de métodos eletroquímicos, utilizando-se principalmente ensaios de polarização potenciodinâmica e técnicas de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE); como também ensaios de névoa salina. Para caracterização superficial das camadas de fosfato foram adotadas, entre outras, as análises por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS) e difração de raios-X. Foram adotados dois tipos de banho de fosfato tricatiônico. Inicialmente utilizou-se uma composição de banho preparada em laboratório baseada em formulação usada por indústria de eletrodomésticos. Posteriormente foi adotado um banho com composição típica da indústria automotiva, especialmente preparado para estudos sem a presença do níquel. Os resultados dos testes eletroquímicos mostraram que a camada de fosfato obtida em solução contendo nióbio (zinco, manganês e nióbio) produziu melhor proteção contra corrosão do substrato, comparativamente àquela obtida em banho contendo níquel (zinco, manganês e níquel). O ensaio de névoa salina, por outro lado, sugeriu um desempenho similar com relação à corrosão para estes dois tipos de camadas de fosfato. O oxalato de nióbio e amônio parece apresentar um efeito de passivação mesmo quando usado em banhos de fosfatização. Mas como agente de passivação para aço carbono fosfatizado, os resultados apontaram para a necessidade de se realizar novas pesquisas.
Título em inglês
Evaluation of alternatives to nickel and chromate in the tricationic phosphating process of carbon steel
Palavras-chave em inglês
carbon steel
niobium
phosphating
tricationic phosphate
Resumo em inglês
Tricationic phosphate layers are largely used in the automotive industry for corrosion protection and coatings adhesion to the steel substrate. The combination of phosphate and coating provides to the metallic surface long life protection against corrosion. The crystalline phosphate layer however presents porosities that exposes the metallic substrate to the corrosive environment and, consequently, a passivating treatment subsequent to phosphating is advisable. The commercial treatments of tricationic phosphating and subsequent passivation involve the use of toxic elements, such as nickel and hexavalent chromium, producing residues that are harmful to the environment and their use is being increasingly prohibited. The aim of the present study is to investigate the effect of replacement of nickel in the phosphating process by a niobium compound (ammonium niobium oxalate) on the corrosion resistance of the phosphated steel. The corrosion resistance evaluation of the phosphated steel was investigated by electrochemical methods, mainly polarization tests and electrochemical impedance spectroscopy (EIS), and salt spray tests. Characterization of the phosphate layer was also carried out by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction. Two types of tricationic phosphate baths were adopted. Initially, a laboratory prepared type based on the composition used in the electro domestic industry was utilized. Subsequently, another bath with a composition typical of the automotive industry, but specially prepared for this study with no nickel, was used. The results from electrochemical tests showed that the phosphate layer obtained in the niobium containing solution (zinc, manganese and niobium) produced better corrosion protection of the substrate comparatively to that produced in the nickel containing one (zinc, manganese and nickel). The salt spray tests, on the other hand, suggested similar corrosion performance for the samples with the two types of phosphate layers. The oxalate of niobium and ammonium seems to present a passivating effect when it is used in the phosphating bath. But to passivating effect the results pointed out to the need to carry out further research on the effect of niobium compound as a passivating agent for phosphated carbon steel.
 
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Data de Publicação
2012-11-09
 
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