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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.85.2016.tde-19102022-171245
Document
Author
Full name
Wagner Izaltino Alves dos Santos
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2016
Supervisor
Committee
Costa, Isolda (President)
Aoki, Idalina Vieira
Melo, Hercilio Gomes de
Queiroz, Fernanda Martins
Ramanathan, Lalgudi Venkataraman
Title in Portuguese
Estudo de tratamentos superficiais à base de cério e moléculas de glicol para resistência à corrosão da liga AA 2024-t3 clad
Keywords in Portuguese
espectroscopia de impedância eletroquímica
liga de alumínio 2024-T3 clad
revestimento auto-regenerável
tratamentos de superfície de cério
tratamentos de superfície de moléculas de glicol
Abstract in Portuguese
Neste trabalho foram propostos tratamentos de superfície para proteção contra a corrosão do alumínio AA1230, material utilizado como revestimento (clad) da liga de alumínio AA2024, e as superfícies pós-tratamentos foram caracterizadas quimicamente, morfologicamente e eletroquimicamente. Os tratamentos tinham como meta serem de fácil aplicação, baixo custo, resistentes à corrosão e ambientalmente amigáveis. Os tratamentos pré-selecionados consistiram em imersão em soluções aquosas, seja com cério ou com moléculas de glicol, ou mesmo em etapas sequenciais, cada uma envolvendo um dos dois tipos de compostos, em temperaturas moderadas, seja a 70 ºC ou solução em ebulição. Após seleção dos tratamentos com potencialidade para aplicação, as superfícies com os tratamentos selecionados foram caracterizadas. A morfologia da superfície pós-tratamentos foi caracterizada por microscopia de força atômica (AFM) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A composição química foi analisada por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e espectroscopia fotoeletrônica de raios-X (XPS). A caracterização da resistência à corrosão das superfícies com os tratamentos selecionados foi realizada por espectroscopia de impedância eletroquímica. Além disso, a resistência à corrosão da liga AA1230 pós-tratamentos foi também investigada por ensaios de névoa salina. Foi observada nas superfícies tratadas em soluções contendo íons de cério a presença de precipitados contendo cério. O tratamento em solução contendo íons de cério mostrou ser altamente benéfico para a resistência à corrosão do alumínio indicando a formação de produtos de corrosão protetores sobre as partículas intermetálicas ricas em ferro após o início da corrosão localizada. O tratamento em solução contendo moléculas de glicol resultou na formação de um filme híbrido orgânico-inorgânico que ofereceu alta proteção à corrosão do substrato metálico. Foi testado então um tratamento em duas etapas, primeiramente em solução com íons de cério e, em sequência, tratamento em solução com moléculas de glicol. O tratamento em duas etapas foi o que resultou em maior resistência à corrosão do substrato (AA1230) entre os testados. A incorporação de cério na camada de boemita (boemita dopada com cério) causou a modificação da morfologia desta e os íons de cério ao serem liberados desta camada e se precipitarem nas áreas catódicas após início do processo corrosivo, ofereceram uma reserva de proteção à corrosão para a superfície tratada. O tratamento em solução contendo propileno glicol resultou na formação de um produto híbrido sobre a superfície do alumínio 1230 que conferiu proteção adicional à superfície. Os tratamentos em duas etapas mostraram alta potencialidade para substituir os tratamentos de cromatos, sendo de facial aplicação, baixo custo, alta resistência à corrosão, além de não gerarem produtos tóxicos para o meio ambiente.
Title in English
Study of surface treatments on cerium and glycol molecules for corrosion resistance of aluminum alloy AA2024-T3 clad
Keywords in English
aluminum alIoy 2024-T3 clad
cerium surface treatments
electrochemical impedance spectroscopy
glycol molecules surface treatments
self-healing coating
Abstract in English
In this work have been proposed surface treatments for corrosion protection of aluminum AA1230, AA1230 is used as coating (clad) of AA2024 aluminum alloy, and the post-treatments surfaces were characterized chemically, electrochemically and morphologically. The treatments had as goal to be easy to use, low cost, corrosion resistance and environmentally friendly. The preselected treatments, consisted in immersion in aqueous solutions, either with cerium or with glycol molecules, or sequential steps, involving each one of the two types of compounds, at moderate temperatures, i.e. 70 º C or the boiling solution. After selection of treatments with potential for application, the surfaces with the selected treatments were characterized. The morphology of the treated surfaces was characterized by atomic force microscopy (AFM) and scanning electron microscopy (SEM). The chemical composition was analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The characterization of corrosion resistance of the surfaces with the selected treatments was performed by electrochemical impedance spectroscopy. Furthermore, the corrosion resistance of the AA1230 alloy after treatments was also investigated by salt spray tests. It was observed on surfaces treated in solutions containing cerium ions the presence of precipitates containing cerium. The cerium solution treatment proved to be highly beneficial to the corrosion resistance of aluminum indicating the protective corrosion products formation on iron intermetallic particles after the localized corrosion start. The glycol molecule solution treatment resulted in the formation of hybrid (organic-inorganic) film that offered high corrosion protection of the metal substrate. It was then tested a treatment in two steps, first in cerium ions solution and in sequence, treatment in glycol molecule solution. The two steps treatment resulted in higher corrosion resistance of the substrate (AA1230) among tested. The cerium incorporation in the boehmite layer (boehmite doped with cerium) caused a morphology change of this layer and cerium ions when released from this layer, so it precipitates in the cathodic areas after the corrosion process start, and it also offered a corrosion protection reserve to the treated surface. The treatment in propylene glycol solution resulted in the formation of a hybrid product on the 1230 aluminum surface which conferred extra protection to the surface. The treatments in two steps showed high potential to replace chromate treatments because it is easy to use, low cost, high corrosion resistance, and do not generate toxic to the environment.
 
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Publishing Date
2022-10-21
 
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