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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.97.2022.tde-01042022-102934
Documento
Autor
Nome completo
Monalisa Bandeira Valentim
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Lorena, 2022
Orientador
Banca examinadora
Barboza, Miguel Justino Ribeiro (Presidente)
Reis, Danieli Aparecida Pereira
Savonov, Graziela da Silva
Velloso, Verônica Mara de Oliveira
Título em português
Caracterização e resistência à corrosão do titânio grau 2 submetido ao tratamento de nitretação a laser
Palavras-chave em português
Corrosão
Laser
Nitretação
Titânio
Resumo em português
O titânio se destaca por suas boas propriedades para fins estruturais, mas também por sua excepcional resistência à corrosão em relação a uma extensa faixa de soluções aquosas e em diferentes temperaturas. Esse trabalho tem por objetivo uma avaliação comparativa do comportamento em corrosão do titânio grau 2 sem tratamento e com tratamento de nitretação a laser de CO2, em meios compostos por NaCl 3,5 % em massa e HCl 2 mol/L, em temperaturas de 25 °C e 60 °C. Para as análises de superfície foram utilizadas técnicas de difração de raios X (DRX), microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva (EDS). Os parâmetros utilizados para o tratamento de laser foram 100 W (potência), 30 mm/s (velocidade de varredura) e 2 bar (vazão de gás nitrogênio). A zona fundida da camada tratada mediu 14,99 ± 3,90 m, a análise de campo por EDS comprovou a presença de nitrogênio, assim como os resultados em DRX determinaram a presença de TiN e as imagens em MEV mostraram a presença de heterogeneidades na superfície. O material sem tratamento apresentou o melhor desempenho nos ensaios eletroquímicos, atingindo o menor valor de icorr na solução de NaCl 3,5 % a 25 °C, sendo de 6,7x10-7A/cm2. Embora o titânio grau 2 com tratamento tenha apresentado valor de icorr de 7,2 x 10-4A/cm2 com 77 % de eficiência frente a mesma condição sem tratamento, os resultados em EIS confirmam baixa capacidade protetiva da camada de nitreto de titânio ao longo do tempo de ensaio. Os resultados dos ensaios eletroquímicos são corroborados pela análise em MEV, onde se constatou a dissolução de parte da camada nitretada nas condições a 60 °C. Os resultados deste trabalho indicam que o tratamento de nitretação a laser contribuiu para resistência a corrosão do titânio grau 2 somente nos momentos iniciais do ensaio, aumentando os valores de resistência de ambos os eletrólitos (Rs e RsN) em até 15 vezes, mas esse desempenho não se mantém por conta das heterogeneidades presentes na superfície.
Título em inglês
Characterization and corrosion resistance of grade 2 titanium subjected to laser nitriding treatment
Palavras-chave em inglês
Corrosion
laser
Nitriding
Titanium
Resumo em inglês
The titanium stands out for its good properties regarding structural purposes but also for its exceptional corrosion resistance against a wide range of aqueous solutions and different temperatures. This works objective is a comparative evaluation of the corrosion behavior of titanium grade 2 without treatment and nitrided by CO2 laser in media composed of NaCl 3.5 % by mass and HCl 2 M at the temperatures of 25 °C and 60 °C. For the surface analysis techniques of X-ray diffraction (XRD), optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) were used. The parameters used for the laser treatment were 100 W (power), 30 mm/s (scanning speed) and 2 bar (nitrogen gas flow). The fused zone of the nitrided layer measured 14.99 ± 3.90 m. The EDS field analysis proved the presence of nitrogen as well as the XRD results determined the presence of TiN and the SEM images showed the presence of surface heterogeneities. The titanium grade 2 on its untreated condition showed the best performance in electrochemical tests reaching the lowest icorr value in the 3.5 % NaCl solution at 25 °C being 6.7x10-7 A/cm2. Although the titanium grade 2 with treatment presented an icorr value of 7.2 x 10-4 A/cm2 with 77 % efficiency under the same untreated condition the EIS results confirm the low protective capacity of the titanium nitride layer. The results of the electrochemical tests are corroborated by the SEM analysis which found the dissolution of a part of the nitrided layer under conditions at 60 °C. The results of this work indicate that the laser nitriding treatment contributed to the corrosion resistance of titanium grade 2 only in the initial moments of the test increasing the resistance values of both electrolytes (Rs and RsN) but this performance is not maintained due to the heterogeneities present on the surface.
 
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EMD21012_C.pdf (6.93 Mbytes)
Data de Publicação
2022-04-01
 
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