Resistência à Corrosão de Aço Carbono Tratado a Plasma

Resumo

Neste trabalho são propostos métodos energeticamente viáveis e ecologicamente corretos para o tratamento do aço carbono em plasmas de baixas temperaturas visando melhorar seu desempenho mediante atmosferas corrosivas. Placas de aço carbono comercial serão inicialmente submetidas ao processo de ablação para remoção da camada de óxido nativo, que não passiva por completo a superfície em virtude da existência de falhas. Tal procedimento será conduzido em plasmas de radiofrequência em condições anteriormente otimizadas. Subsequentemente, uma nova camada de óxido será crescida sob condições controladas em plasmas de oxigênio. Será investigado o efeito do tempo de tratamento, da potência de excitação do plasma e da pressão de gás no reator, nas propriedades da camada resultante. Microscopia eletrônica de varredura, SEM, e microscopia de força atômica, AFM, serão utilizadas para avaliar os efeitos dos parâmetros de plasma na morfologia e topografia da camada de óxido. A espectroscopia de fotoelétrons de raios X, XPS, será empregada para analisar a composição química, estrutura molecular e espessura da camada formada. A estrutura do óxido e a resistência à corrosão fornecida ao aço serão investigadas, respectivamente, por difração de raios X e por espectroscopia de impedância eletroquímica, EIS. Em uma segunda linha de pesquisa, lâminas de aço carbono já contendo a camada de óxido otimizada serão revestidas em plasmas de misturas de hexametildisiloxano, oxigênio e/ou argônio. Serão investigadas as propriedades destes revestimentos em função da potência do sinal de excitação, da proporção e da pressão total dos gases. A espectroscopia no infravermelho será utilizada para investigar a estrutura molecular dos filmes enquanto a taxa de deposição será calculada através da espessura, determinada por perfilometria. A molhabilidade dos filmes e a resistência à corrosão do sistema a soluções salinas serão avaliadas, respectivamente, pelo método da gota séssil e pela EIS. Na terceira linha de pesquisa, camadas de sílica serão criadas a partir da oxidação da superfície dos filmes organosilicones em plasmas de oxigênio. Este procedimento visa proporcionar uma metodologia mais simples para criação de estruturas multicamadas SiOxCyHz/SiO2 com menor incidência de defeitos que o obtido pelos métodos normalmente empregados. Será investigada a influência da pressão, potência e tempo de tratamento na espessura e composição química das camadas, utilizando-se XPS. A morfologia e topografia das superfícies serão analisadas por SEM e AFM, respectivamente. Já a resistência mecânica e à corrosão serão determinadas em testes de nanoindentação e de EIS.Finalmente, na quarta linha de pesquisa, o número de camadas SiOxCyHz/SiO2 intercaladas sobre o aço carbono já contendo o óxido metálico será variada para se determinar a resistência à corrosão tão bem como a estabilidade física do sistema multicamada. Para avaliar a estabilidade física, testes da fita adesiva serão conduzidos enquanto a resistência à corrosão será determinada por EIS. As amostras submetidas a ambos os testes serão inspecionadas por SEM para avaliar as condições da estrutura subsequentemente aos ensaios. As propriedades de barreira das multicamadas serão determinadas por permeação de gases e para tal estas serão confeccionadas sobre membranas poliméricas.