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http://hdl.handle.net/1843/30727| Type: | Tese |
| Title: | Resistência à corrosão e à oxidação dos aços AISI 316L e SAF 2304 revestidos por ZrN e ZrSiN pela técnica de magnetron sputtering reativo |
| Authors: | Fernanda de Lima Menezes |
| First Advisor: | Maria das Mercês Reis de Castro |
| First Referee: | Eduardo Kirinus Tentardini |
| Second Referee: | Dalila Chaves Sicupira |
| Third Referee: | Rosa Maria Rabelo Junqueira |
| metadata.dc.contributor.referee4: | Vanessa de Freitas Cunha Lins |
| Abstract: | A utilização dos revestimentos como forma de melhorar as propriedades de um material é uma alternativa para o desenvolvimento e aplicação de novos materiais. Os filmes de ZrN e ZrSiN são conhecidos pelas suas boas propriedades mecânicas, porém existem poucas pesquisas que investiguem a resistência à corrosão dos mesmos, tornando-os aplicáveis a sistemas de armazenamento e transporte de fluidos. Nesse sentido, propõe-se, neste trabalho, o estudo dos filmes de ZrN e ZrSiN depositados sobre o aço inoxidável 316L e o duplex 2304, aços utilizados na construção de tubos flexíveis para o transporte de fluidos multifase, como no caso das indústrias de extração de petróleo. Nesta pesquisa foi estudada, especificamente, a influência do substrato na resistência à corrosão dos sistemas revestimento/substrato e a influência da concentração de silício no filme de ZrSiN. Como solução eletrolítica foi utilizado cloreto de sódio na concentração de 3,0 % m/v, em temperatura ambiente. A quantidade de silício no filme de ZrSiN variou entre 0 e 12,3 % at. Para a análise da resistência à corrosão, foram utilizadas as técnicas eletroquímicas de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e polarização potenciodinâmica anódica. Segundo resultados encontrados por meio das técnicas eletroquímicas, para ambos os substratos, os filmes de ZrN e ZrSiN melhoraram a resistência à corrosão dos sistemas. A adição de Si aumentou a resistência a transferência de carga para o substrato de aço duplex 2304, sendo que o mesmo não foi observado para o aço inoxidável 316L. Conclui-se, também, que o substrato tem influência na resistência à corrosão dos filmes. Nesse trabalho, os sistemas filme/aço duplex 2304 apresentaram maior resistência à corrosão, se comparado aos sistemas filme/aço inoxidável 316L. As amostras analisadas durante 1000h de imersão em solução salina mostraram que a resistência à corrosão tende a aumentar com o tempo. A porosidade dos filmes também foi calculada utilizando dados eletroquímicos. Além das propriedades anti-corrosivas, a resistência à oxidação em altas temperaturas, de 700, 800 e 1000oC, foi estudada. Utilizando a técnica de difração de raios-X, observou-se que o filme de ZrSiN possui maior resistência à oxidação que o filme de ZrN. A técnica de espectroscopia de fotoelétrons de raios-X foi utilizada para determinar a composição química e a espessura dos filmes. Os filmes de ZrN e ZrSiN possuem aproximadamente 170 nm de espessura. Por meio da análise de microscopia eletrônica de varredura, verificou-se que a morfológia dos filmes oxidados tende a ser menos homogênea com o aumento da temperatura. |
| Abstract: | The use of the coatings to improve the material properties is an alternative for the development and application of new materials. ZrN and ZrSiN films are known for their good mechanical properties, but there are just few researches that investigate their corrosion resistance, making them applicable to fluid storage and transport systems. In this sense, this work proposes the study of ZrN and ZrSiN films deposited on 316L stainless steel and 2304 duplex steel. These steels are used in the construction of flexible tubes for multiphase fluids transportation, as petroleum industries. In this reserch, was studied the influence of substrate on the corrosion resistance of coating/substrate systems and the influence of silicon concentration on ZrSiN film. NaCl 3.0 % w/v was used as electrolytic solution at room temperature. The silicon content in ZrSiN film were between 0 and 12.3 at %. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and anodic potentiodynamic polarization tests were used to analyze the corrosion resistance. The corrosion protection properties were collected after a short immersion time, at most 2 hours, and after a long immersion time, 1000 h total. According to electrochemical techniques results, for both substrates, the ZrN and ZrSiN films improved the corrosion resistance. The addition of Si increased the charge transfer resistance for 2304 duplex steel substrate, but the same was not observed for 316L stainless steel. It was also concluded that the substrate has influence on the film’s corrosion resistance. In this work, film/duplex steel 2304 systems presented better corrosion properties compared to film/316L stainless steel systems. Samples analyzed during 1000 hours of immersion showed that corrosion resistance tends to increase with immersion time. The films porosity was also calculated using the electrochemical data. Oxidation resistance at high temperatures, of 700, 800 and 1000oC, was studied as well. Using the X-ray diffraction technique, it was observed that the ZrSiN film has higher oxidation resistance than the ZrN film. X-ray photoelectron spectroscopy was used to determine the films chemical composition and thickness. ZrN and ZrSiN films thickness have approximately 200nm. By the scanning electron microscopy, it was found that the morphology of oxidized films tends to be less homogeneous with increasing temperature. |
| Subject: | Engenharia química Corrosão eletrolítica Aço inoxidável Aço - Corrosão Sal |
| language: | por |
| metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| metadata.dc.publisher.department: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA |
| metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
| Rights: | Acesso Aberto |
| metadata.dc.rights.uri: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/ |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/30727 |
| Issue Date: | 2-Aug-2019 |
| Appears in Collections: | Teses de Doutorado |
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