Tese de Doutorado

Advanced coatings tailored to enhance the corrosion protection of steels are the target of the automotive industry, as they ensure the reliability and long-term performance of coated parts. In this study, microelectrochemistry supports the understanding of the corrosive process that occurs with a steel metallic coated with Zn-3.5%Al-3%Mg (% mass) when subjected to aggressive aqueous electrolytes, with emphasis on acid rain of the city of São Paulo. Though, samples of the material with different coating thickness were analyzed by scanning electrochemical microscopy (SECM) and scanning vibrating electrode technique (SVET), focusing on the cross sections of coated steels. An electrochemical cell fixture was developed, in which the samples were inserted in the vertical position, exposing both the cross-section and the metal surfaces to the electrolyte, and enabling spatially resolved measurements at the cut edges. This allowed SECM local analysis of hydrogen evolution and oxygen consumption. In SVET, changes in the probe angle, as well as the use of the new cell, allowed for continuous monitoring of the ionic currents in the cross-section and on both galvanized steel faces. Scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray analysis (EDS) and glow-discharge optical emission spectroscopy (GDOES) were auxiliaries in mapping structures, identifying elements and compounds in the Zn-Al-Mg coating layer. This range of tests allowed verifying the coating's action in real time, when subjected to acid rain reproduced in the laboratory. By the SECM maps we noticed the intensification of the cathodic activities in the substrate region as well as an attenuation of the local pH. By SVET, the cross-section protection was reconfirmed, and high cathodic activity was detected at the midpoint of the steel specimen. The neutralization of anodic spots was attributed to the formation of stable corrosion products based on zinc, aluminum and magnesium. The stability of the coating was demonstrated to predominantly hinge upon the uniformity and aspect of the coated surface, rather than its thickness.

Revestimentos resistentes à corrosão são o alvo da indústria automotiva, pois garantem a confiabilidade e o desempenho a longo prazo das peças revestidas. Neste estudo, a microeletroquímica auxiliou na compreensão do processo corrosivo que ocorre no aço com revestimento metálico Zn-3,5%Al-3%Mg, (% em massa) quando exposto a eletrólitos aquosos agressivos, com ênfase na chuva ácida da cidade de São Paulo. Amostras do material com diferentes espessuras de revestimento foram analisadas por microscopia eletroquímica de varredura (SECM) e técnica de eletrodo vibratório de varredura (SVET), focando nas seções transversais de aços revestidos. Foi desenvolvido um modelo de célula eletroquímica onde as amostras foram inseridas na posição vertical, expondo ao eletrólito tanto a seção transversal quanto as superfícies metálicas, permitindo medições nas quinas vivas com alta resolução espacial. Isso permitiu a análise local de evolução de hidrogênio e consumo de oxigênio por SECM. No SVET, mudanças no ângulo da sonda, bem como o uso da nova célula, permitiram o monitoramento contínuo das correntes iônicas na seção transversal e em ambas as faces do aço galvanizado. O microscópio eletrônico de varredura, análise por fluorescência de raios X por dispersão de energia e espectroscopia de emissão óptica por descarga luminescente (GDOES) auxiliaram no mapeamento de estruturas, identificação de elementos e compostos na camada de Zn-Al-Mg. Essa gama de testes permitiu verificar a ação do revestimento em tempo real, quando exposto à chuva ácida sintética. Pelos mapas do SECM, notou-se a intensificação das atividades catódicas na região do substrato, bem como a atenuação do pH local. Por SVET, a proteção da seção transversal foi reafirmada, e atividade catódica intensa foi detectada na superfície de aço. A neutralização de pontos anódicos foi atribuída à formação de produtos de corrosão estáveis baseados em zinco, alumínio e magnésio. A estabilidade do revestimento demonstrou depender predominantemente da uniformidade e aspecto da superfície revestida, em vez de sua espessura.