Desenvolvimento de filmes finos de TiO2, TiO2/RGO e TiO2/RGO/Nb2O5 depositados em aço AISI 304 para aplicação como revestimentos anticorrosivos
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Fabiano Vargas Pereira
Fernando Cotting
Fernando Cotting
Resumo
Estratégias promissoras na busca pela adequação de métodos para mitigar a corrosão podem envolver proteção por barreira física utilizando revestimentos, e também por proteção eletroquímica, por meio de proteção catódica ou anódica, porém ainda assim torna-se necessário o desenvolvimento de métodos com baixo custo e baixo impacto ambiental. Nesse sentido, a proteção fotocatódica se apresenta como um método híbrido de barreira física e proteção catódica, pois utiliza-se revestimentos formados por semicondutores que são capazes de absorver a luz e polarizar a superfície, e estes revestimentos também se tornam uma barreira física de proteção.
Neste trabalho, foram preparados filmes finos de dióxido de titânio (TiO2) e este combinado com óxido de grafeno reduzido (RGO) e pentóxido de nióbio (Nb2O5) para produzir revestimentos anticorrosivos para o aço AISI 304. As amostras obtidas foram caracterizadas quanto a sua composição, estrutura, morfologia através de difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica
de transmissão (MET e HRTEM), microscopia de força atômica (AFM) e as propriedades eletroquímicas foram analisadas por potencial de circuito aberto (OCP), extrapolação de Tafel e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE). Na tentativa de alterar a região de absorção de radiação do TiO2 para baixos comprimentos de onda, foram preparados filmes finos de TiO2 com
GO, no qual as amostras revestidas com filme fino TiO2/GO calcinada a 400ºC com 3 camadas, apresentou um expressivo aumento de rugosidade, uma deposição uniforme ao longo da superfície e maior resistência à corrosão comparado ao aço AISI 304. Já as amostras que contém Nb2O5 apresentaram aumento discreto nos valores de resistência de corrosão. Contudo, esse
estudo se deu de modo a avaliar a utilização de filmes finos como fotocatodos. Observou-se que todos os filmes apresentaram resistência a corrosão mesmo sob luz visível, e que as composições, propriedades estruturais, morfológicas e eletroquímicas se mostraram distintas, a depender da quantidade de camadas depositadas, quantidade de fases distintas presentes e das propriedades
intrínsecas de TiO2, GO e Nb2O5.
Abstract
Promising strategies in the search for adequacy of methods to mitigate corrosion may involve physical barrier protection, using coatings and paints, and electrochemical protection, through cathodic or anodic protection, however, it is still necessary to develop methods with low cost and environmental impact. Photocathodic protection presents itself as a hybrid method of physical
barrier and cathodic protection, as it uses coatings formed by semiconductors that can absorb light and polarizing the surface, and these coatings also become a physical barrier of protection. In this work, thin films of titanium dioxide (TiO2) were prepared and combined with reduced graphene oxide (RGO) and niobium pentoxide (Nb2O5) to produce anticorrosive coatings for
AISI 304 steel. composition, structure, morphology by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM and HRTEM), atomic force microscopy (AFM) and electrochemical properties were analyzed by open circuit potential (OCP), Tafel extrapolation and
electrochemical impedance spectroscopy (EIS). In an attempt to change the radiation absorption region of TiO2 to low wavelengths, thin films of TiO2 with GO were prepared, in which the samples coated with thin film TiO2/GO calcined at 400ºC with 3 layers, showed a significant increase in roughness, a uniform deposition along the surface and greater resistance to corrosion compared to AISI 304 steel. As for the samples containing Nb2O5, it showed an increase in the value of corrosion resistance, but not significantly. However, this study was carried out in order to evaluate the use of thin films as photocathodes. It was observed that all films showed
resistance to corrosion even under visible light, and that the compositions, structural, morphological and electrochemical properties were different, depending on the number of deposited layers, amount of different phases present and the intrinsic properties of TiO2, GO and Nb2O5.
Assunto
Físico-química, Filmes finos, Dióxido de titânio, Aço inoxidável, Revestimentos, Corrosão e anticorrosivos, Microscopia eletrônica, Raios X – Difração, Fourier, Espectroscopia de infravermelho por transformada de, Nanopartículas
Palavras-chave
Filmes finos, Dióxido de titânio, Óxido de grafeno, Pentóxido de nióbio, Nanocompósitos, Corrosão, Revestimentos, Proteção fotocatódica
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