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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.46.2001.tde-12032010-100435
Documento
Autor
Nome completo
Tânia Grigoletto
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2001
Orientador
Banca examinadora
Oliveira, Elisabeth de (Presidente)
Abrão, Alcídio
Angnes, Lúcio
Bertotti, Mauro
Pires, Maria Aparecida Faustino
Título em português
Dissolução eletrolítica de ligas de alumínio em cavacos e determinação dos elementos constituintes por espectrometria de emissão atômica com fonte de pasma (ICP-OES)
Palavras-chave em português
Dissolução eletrolítica
Espectrometria de emissão atômica com plasma de argônio induzido (ICP OES)
Ligas de alumínio
Química analítica
Química analítica instrumental
Química analítica qualitativa
Resumo em português
Várias ligas de Al em cavacos, com diferentes granulometrias foram dissolvidas de modo convencional, com ataque por água régia. Este tipo de decomposição resulta, muitas vezes, em resíduos sólidos, cujas quantidades dependem dos teores de silício. A fim de se comparar os resultados, procedeuse, com esses resíduos, de dois modos distintos: ou foram desprezados ou foram decompostos com ácido fluorídrico, eliminando-se o silício, dissolvendo-se o restante com ácido nítrico e agrupando-o à primeira solução para a determinação de Fe, Cu, Mn, Mg, Cr, Ni, Zn, Pb, Sn, Ti e Zr por ICP-OES. Foi avaliada a influência de quantidades crescentes de Al na determinação destes elementos e, também, a provável interferência espectral de Cu na determinação do Zn (com e sem separação eletrolítica de Cu). A dissolução eletrolítica de ligas de alumínio em cavacos foi estudada pressionando-os contra um eletrodo de platina para que se comportassem como se fossem o próprio ânodo e a eletrólise ocorresse. Uma célula foi construída utilizando-se um tubo (corpo de seringa de 2,5 mL) com perfurações ao redor da base aberta, onde foi colocada uma malha sintética (perlon) no fundo e, sobre esta, a amostra. Na parte superior foi introduzido um pequeno tarugo de acrílico com um fio de platina passando pelo seu interior e com um orifício por onde passava o fluxo (4,5 mL min.-1) da solução eletrolítica (ácido nítrico diluído). Na extremidade inferior, prendeu-se, com o fio, uma plaquinha, também de platina, que pressionava a amostra. A solução saía pelos orifícios inferiores para um béquer de onde era recirculada e onde estava colocado o cátodo, um fio de Pt (de forma de losango), sendo novamente captada e introduzida na parte superior do tarugo do ânodo. Com esse circuito, foram obtidos bons resultados utilizando-se ácido nítrico 1 mol L-1, corrente de 0,6A e tempo de eletrólise de 10 minutos. Sendo a dissolução parcial, é necessário que se conheçam as porcentagens dos elementos por dissolução ácida total de uma liga de composição similar ou por um material de referência certificado. Normalizaram-se os dados pelas porcentagens conhecidas dos constituintes das ligas. Compararam-se os cálculos feitos dos seguintes modos: 1-) pela razão entre a concentração do elemento com a do Al, também determinada; 2-) pela a razão entre a concentração do elemento com a soma das concentrações de todos os elementos determinados, inclusive o Al; 3-) pela razão entre a concentração do elemento e a soma das concentrações só dos outros elementos, sem o Al. O desvio padrão e o erro relativo para os elementos Fe, Cu, Mg, Ni e Cr, quando em teores > 0,1%, foram < 10%; para teores de Zn < 0,2%, foram menores de 10% e para teor de 4,8% foram < 15%. Já para o Mn, quando em teor > 0,2% foram <10% (exceto para a liga B.C.S.268/1). O desvio padrão relativo para o Zr, com teor ao redor de 0,002% foi <10%. Os resultados para o elemento Pb nas ligas B.C.S. 216/1 e 380 tiveram desvio padrão e erro relativo <10%, mas o mesmo não ocorreu na liga B.C.S. 268/1. O elemento Sn apresentou resultados piores, ao redor de 20%. O elemento Ti só deu bons resultados quando em teor de cerca de 0,2%. Para estas determinações foram avaliadas as dissoluções químicas dos metais nas ligas pelo ácido nítrico em diferentes concentrações e temperaturas. Além disso, foram avaliadas duas outras células para a verificação da possibilidade de dissolução eletrolítica das ligas de Al on-line com a determinação por ICP-OES.
Título em inglês
Electrolytic dissolution of aluminum alloys (Chip form) and multi-element determination by inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES)
Palavras-chave em inglês
Aluminum alloys
Analytical chemistry
Electrolytic dissolution
ICP OES
Instrumental analytical chemistry
Qualitative analytical chemistry
Spectroscopy
Resumo em inglês
Several aluminum alloys with different chips size were dissolved using aqua regia (HCl:HNO3,3:1). The residues of the dissolution procedure were either rejected or used in silicon volatilization with hydrofluoric acid before determination of Fe, Cu, Mn, Mg, Cr, Ni, Zn, Pb, Sn, Ti and Zr by ICP-OES. The influence caused by crescent amounts of aluminum in the determination of other elements and the probable spectral interference by Cu in determination of Zn (with or without electrolytic separation of Cu) was evaluated. The electrolytic dissolution of aluminum alloys was performed by pressing chips against a platinum electrode for the electrolysis to occur, so that way the chips behaved as the anode. A tube (body of syringe of 2.5mL) with perforations around the open base was used to contain the sample and Pt electrode. The alloy was placed on synthetic wool (perlon) in this tube. An acrylic dowel with a platinum wire across its interior was fixed in the superior part a tube with Teflon film, with an orifice through which the electrolytic solution flowed (HNO3 1 mol L-1; 4.5mL min-1). A platinum dish was fixed at the inferior extremity of the platinum wire to press the sample. The solution came out through the inferior orifices of the tube to a flask, from where it was again captured (with a peristaltic pump) to go into the superior part of the tube. In this flask, a Pt wire cathode was also placed. A current of 0,6A and ten minutes of electrolysis provided good results. Due to the partial dissolution, the knowledge of percentages of previous elements analyzed after total dissolution, or using certified reference material are necessary. The results were normalized by known percentages. The calculations were made by: 1-) the ratio between the concentration of the element determind, with the determined concentration of aluminum; 2-) the ratio between concentration of the element and the sum of the concentrations of the elements determined, including Al; 3-) the ratio between the concentration of element and the sum of the concentrations of the elements determined, without the aluminum. The relative standard deviations and accuracy were <10% for the elements Fe, Cu, Mg, Ni and Cr when the concentrations were >0.1%; for the Zn were 15%, when the concentration >0.2%, and <10% for concentration <0.2%. For Ti with concentration of about 0.1%, were 15%. Relative standards deviations for the Zr, with concentration of 0.002%, were always <10%. The element Pb, Sn and Mn didnt provide good results. For these determinations, the chemical dissolution of the elements with different nitric acid concentrations and temperature was evaluated. Two other cells for the electrolytic dissolution of Al alloys followed by online ICP-OES determination were examined.
 
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Data de Publicação
2010-03-24
 
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