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REVESTIMENTOS DE CONVERSÃO

Marlla Vallerius da Costa

Outubro de 2009.

FosfatizaçãoCromatização

Anodização

Universidade Federal do Rio Grande do Sul

TRATAMENTOS DE SUPERFÍCIES

Fosfatização

Cromatização

Silanização

Nanocerâmicos

Camadas de Conversão

Anodização

Novas tendências

POR QUE REALIZAR TRATAMENTO DE SUPERFÍCIES

� O setor de tratamentos de superfície tem papel fundamental na:� prevenção da corrosão;

� aumentando a durabilidade e a vida útil dos materiais

� promoção da aderência à pintura.

A pintura é o principal meio de proteção contra a corrosão das

estruturas metálicas.

película com características protetoras e decorativas.

CAMADAS DE CONVERSÃO

� Consistem na “conversão” de um metal em um óxido, hidróxido ou sal do metal.

� Os tratamentos de conversão são amplamente utilizados na indústria para promover a aderência àpintura e/ou resistência à corrosão. Os processos mais comumente encontrados são:

� o tratamento de fosfatização sobre o aço e o zinco;� a cromatização sobre o aço galvanizado e ligas de alumínio;� anodização do alumínio e de suas ligas.

Superfície Ativa Superfície não-ativa

FOSFATIZAÇÃO

Para o caso específico da fosfatização, trata-se da conversão do metal em um fosfato (sal) insolúvel do íon metálico. O fosfato insolúvel deposita-se

sobre o metal modificando as suas propriedades superficiais.

O PROCESSO DE FOSFATIZAÇÃO ÉLARGAMENTE USADO PELAS SEGUINTES RAZÕES:

� Prepara as superfícies para receber e reter as tintas ou outros revestimentos, aumentando a resistência contra a corrosão.

� A durabilidade da tinta está diretamente ligada à eficácia do sistema de pré-tratamento do substrato.

� Condiciona as superfícies para receber compostos lubrificantes nas operações de deformação a frio ou parte móveis.

Resistência à névoa salina de corpos de prova

Corpos de prova sem proteção 6 minutos

Corpos de prova fosfatizados 30 min.

Corpos de prova niquelados 10-13 horas

Corpos de prova cromados 23-24 horas

Corpos de prova fosfatizados e com óleo 60 horas

Corpos de prova com 2 demãos de tinta 70 horas

Corpos de prova fosfatizados e 2 demãos de tinta

500 horas

Efeito secundário (sinérgico)

ATUALMENTE A FOSFATIZAÇÃO ÉAPLICADA, PRINCIPALMENTE, SOBRE:

� metais ferrosos (aço e ferro fundido);� alumínio e suas ligas;

� zinco e suas ligas;

� cádmio e suas ligas.

Os compostos para a fosfatização consistem, basicamente, de fosfatos metálicos, dissolvidos em soluções aquosas de ácido fosfórico.

COMPOSIÇÃO BÁSICA DE SOLUÇÃO FOSFATIZANTE

- Fosfato primário de zinco ----------- Zn(H2PO4)2- Ácido fosfórico -------------------------- H3PO4- Aceleradores ---------------------------- ClO3

- , NO3-

- Catalisadores --------------------------- Ni, Cu- Água --------------------------------------- H2O

Os compostos para a fosfatização consistem, basicamente, de fosfatos metálicos, dissolvidos em soluções aquosas de ácido fosfórico.

COMPOSIÇÃO BÁSICA DE SOLUÇÃO FOSFATIZANTE

- Fosfato primário de zinco -------------- Zn(H2PO4)2- Ácido fosfórico -------------------------- H3PO4- Aceleradores ---------------------------- ClO3

- , NO3-

- Catalisadores --------------------------- Ni, Cu- Água --------------------------------------- H2O

Adição de metais pesados no

banho

1ª reação : Fe0 + 2H3PO4 �� Fe(H2PO4)2 + H2

REAÇÕES DO PROCESSO DE FOSFATIZAÇÃO

A superfície do metal é atacada pelo H3PO4 para formar o fosfato solúvel do metal base, sendo esse fenômeno acompanhado pela

liberação de hidrogênio nocátodo


2ª reação : Zn(H2PO4)2 �� ZnHPO4 + H3PO4

3ª reação : 3ZnHPO4 �� Zn3(PO4)2 + H3PO4

4ª reação : 3Zn(H2PO4)2 �� Zn3(PO4)2 + 4H3PO4

Dissociação dos fosfatos


2ª reação : Zn (H2PO4)2 �� ZnHPO4 + H3PO4


4ª reação : 3Zn(H2PO4)2 �� Zn3(PO4)2 + 4H3PO4

Equilíbrio




4ª reação : 3Zn (H2PO4)2 �� Zn3(PO4)2 + 4H3PO4

Equilíbrio

ZnHPO4Zn3(PO4)2Zn3(PO4)2

Aumentar a formação




4ª reação : 3Zn (H2PO4)2 �� Zn3(PO4)2 + 4H3PO4

Equilíbrio

ZnHPO4Zn3(PO4)2Zn3(PO4)2

Insolúveis

SOLUBILIDADE

� Fosfatos diácidos (primários): muito solúveis� Zn(H2PO4)2: fosfato de zinco diácido

� Fe(H2PO4)2: fosfato de ferro II diácido

� Fosfatos monoácidos (secundários): fracamente solúveis (exceção do fosfato monoácido de zinco que é solúvel)

� ZnHPO4: fosfato de zinco monoácido

� FeHPO4: fosfato de ferro II monoácido

� Fosfatos neutros (terciários): insolúveis� Zn3(PO4)2: fosfato de zinco neutro� Fe3(PO4)2: fosfato de ferro II neutro

PRINCÍPIO DA FOSFATIZAÇÃO

Fosfatosdiácidos solúveis

Fosfatos neutros

insolúveisdiluição,pH,

temperatura

variar algum parâmetro (pH, diluição ou temperatura) somente na superfície do metal a ser fosfatizada para transformar os fosfatos diácidos (solúveis) em fosfatos neutros (insolúveis).

PRINCÍPIO DA FOSFATIZAÇÃO

Fosfatosdiácidos solúveis

Fosfatos neutros

insolúveisdiluição,pH,

temperatura

variar algum parâmetro (pH, diluição ou temperatura) somente na superfície do metal a ser fosfatizada para transformar os fosfatos diácidos (solúveis) em fosfatos neutros (insolúveis).

pH

Zn/Fe Zn

Zn/Ni

Fe Mn

Hopeita fosfato de zinco

Fosfofilita fosfato de zinco e ferro

No caso da fosfatização com fosfatos de zinco sobre um substrato de ferro:

�cristais de fosfato de zinco

(hopeita Zn3(PO4)2.4H2O) e;

�cristais de fosfato de zinco e ferro

(fosfofilita Zn2Fe(PO4)2.4H2O)

A agitação tem um efeito marcante na fosfatização:

Sob forte agitação da solução fosfatizante, como no processo a jato, os cristais se apresentam em forma de escamas orientadas sob diversos ângulos, dando a impressão de agulhas, quando observados no microscópio.

No tratamento por imersão (baixa agitação) os cristas se apresentam sob a forma de pequenos cubos, formando uma camada compacta, altamente favorável à aplicação de tintas.

Forte agitação

Hopeita

Baixa agitação

Fosfofilita

FORMAÇÃO DA LAMA

� É constituída principalmente por fosfato férrico mas pode conter outros fosfatos metálicos, formados por desbalanceamento do banho.

� A lama pode apresentar-se de diferentes formas: cristalina de fácil sedimentação, floculenta com dificuldade de sedimentação;

� A formação de lama na fosfatização é intrínseca e não pode ser evitada mas pode ser minimizada;

� Existem formuladores que adicionam produtos para facilitar a formação de lama sedimentável.

Fosfatos insolúveis que não conseguiram se fixar na

superfície

COMO MINIMIZAR A FORMAÇÃO DA LAMA

� Temperatura: temperatura do banho

� Acidez livre: acidez livre (H3PO4)

� Adição de hidróxido de sódio para diminuir a acidez livre: adicionar aos poucos e sob agitação.

� Natureza da água utilizada: águas duras aumentam a quantidade de lama, pois aumentam a alcalinidade....

Camada de fosfato

formada sem lama

Camada de fosfato

formada com lama

PROCESSO DE FOSFATIZAÇÃO� Desengraxe;� Lavagem;

� Decapagem:� Para remover a ferrugem,

películas de oxidação e carepasde laminação, a fim de obter uma superfície metalicamente limpa e isenta de impurezas e óxidos;

� Formação da camada de fosfato;

� Lavagem;

� Passivação;� Lavagem;

� Secagem;

� Aplicação da pintura.

Decapagem

Desengraxe

Passivação

� É um processo que tem como finalidade a selagem, passivação da camada de fosfato. É um complemento e ao mesmo tempo um nivelamento dos cristais da camada de fosfato.

� A passivação aumenta a resistência à corrosão das peças tratadas.

CROMATIZAÇÃOProcesso de conversão em que o revestimento é

obtido em soluções contendo cromatos ou ácido crômico. Pode ser aplicado sobre metal, camada

de óxido ou fosfato.

Metal: para aumentar resistência à corrosão (Zn) ou melhorar aderência de tintas (Al ou Mg).

Óxidos ou fosfatos: vedante de poros como suplemento à proteção.

Ataque químico que ocorre quando este metal ésubmergido em um banho de cromatização, composto basicamente por íons de cromo VI,

ácido crômico (óxido de cromo);bicromato de sódio ou cromato de sódio;

ácidos orgânicos e inorgânicos (sulfúrico e clorídrico);

íons de cromo III.

CROMATIZAÇÃO HEXAVALENTE

O ataque químico facilita a dissolução de metais da superfície e a formação de um filme protetivo que

contém componentes de cromo complexos

POSSÍVEIS REAÇÕES

O mecanismo de formação das camadas de conversão cromatizadas é considerado como um mecanismo de precipitação-

dissolução.

POSSÍVEIS REAÇÕES

meio corrosivo

Peça com filme cromatizado Efeito cicatrizante:

1) camada barreira passiva;

2) Cr VI: dissolve em contato com a umidade;

3) se reduz nas descontinuidades onde o substrato metálico tende a se oxidar

No caso da aplicação à fosfatização

Selagem dos poros devido à formação de fosfato de cromo

� A solução passivante preenche os poros;

� parte do cromo hexavalente reage com o substrato de aço, passivando-o;

� parte reage com a própria camada de fosfatos formando fosfatos de cromo que preenchem os poros;

� após completada as reações, ainda resta cromo hexavalente na solução remanescente;

� Durante o estágio de secagem, a água evapora e ficam os sais de cromo hexavalente;

� no uso posterior, quando a superfície é molhada de novo, este cromo redissolve e contribui para resistência à corrosão.

� Passivação do aço exposto nos poros.

O processo de cromatização trivalente é semelhante ao de cromatização hexavalente!

Contudo:�a cromatização trivalente não fornece uma eficácia tão boa em relação a proteção a corrosão;

�ainda existem dúvidas quanto a estabilidade do Cromo III na natureza;

� é necessário uma temperatura mais alta para a formação de um camada compacta.

.

CROMATIZAÇÃO TRIVALENTE

Pós-tratamento com soluções isentas de cromo

� Molibdatos: bastante eficientes (comparável a do cromo) porém de alto custo.

� Taninos, nitritos, amino fosfatos, sais de zircônio, silicatos, boratos (desempenho menor do que os cromatos).

� Produtos de proprietários.

ANODIZAÇÃOAnodização é um processo eletroquímico de

tratamento de superfície que permite preservar todas as qualidades do metal, protegendo-o contra

agressividade do meio ambiente, a partir da criação de uma película de óxido sobre sua superfície.

A anodização é um processo eletroquímico em que o metal a ser protegido é o ânodo. Este processo é realizado principalmente em metais que formam óxido em contato com o oxigênio do ar.

Industrialmente, a anodização é feita em larga escala no alumínio e suas ligas.

Além do alumínio, existem outros metais que também podem ser anodizados, tais como: Ti (titânio), Nb (nióbio), Ta (tântalo), W (tungstênio), Mg (magnésio), Zr (zircônio) e V(vanádio).

APLICAAPLICAÇÇÕES DA ANODIZAÕES DA ANODIZAÇÇÃOÃO

DECORATIVA: Peças para diversas finalidades em várias cores;

PROTETIVA: Oferece proteção contra corrosão e oxidação visando uma vida útil prolongada nas peças anodizadas;

ISOLANTE: Oferece bom isolamento, restringindo condutividade elétrica em peças anodizadas.

Este ponto indica que sobre a superfície do metal

formou-se uma película protetora e que a corrente

não mais variará com o aumento do potencial.

Curva de polarização mostrando a região passiva para proteção anódica

No processo de anodização os metais são levados àcondição de passividade.

Amostra

Cátodo inerte

Metais que podem ser anodizados também reagem prontamente com o oxigênio do ar (oxidam), portanto suas superfícies estão sempre cobertas com uma camada fina de óxido. No alumínio, por exemplo, existe sempre uma barreira de óxido de cerca de 2 a 3 nm (1nm = 0,000 001mm) de espessura.

Características:o Finoso Densos (não-porosos)o Compactoso Espessura relativamente uniformeo Resistência: impede a passagem de corrente elétrica. o Possuem propriedades isolantes.o Dielétricos, principalmente com uso em capacitores eletrolíticos.

ÓXIDOS BARREIRAS

Somente quando o campo elétrico supera a capacidade de isolamento desta camada de óxido éque os íons de oxigênio e alumínio começam a percorrer o óxido.

Esta camada forma-se em eletrólitos em que o óxido formado apresenta solubilidade.

Ela se forma através da dissolução da camada barreira pelo eletrólito provocando milhares de pontos de ataque na superfície da mesma.

Estes são produzidos no centro das células hexagonais iniciando o começo dos poros. Cada ponto de ataque, poro, pode ser considerado uma fonte de corrente, a partir da qual vai se desenvolver um campo de potencial.

ÓXIDOS POROSOS

Tingimento: Antes de proceder a selagem (fechamento dos poros) é possível impregnar o óxido poroso com pigmentos coloridos. O pigmento fica retido no poro após o seu fechamento (selagem).

A selagem consiste no fechamento dos poros formados no óxido. Por meio da selagem é possível aumentar a resistência à corrosão de metais anodizados�hidratação do óxido amorfo, o qual é transformado em uma nova fase; �as paredes dos poros aumentem de volume, tornando a camada mais resistente à corrosão atmosférica e aos agentes químicos;

Filmes porosos podem ser selados em água quente, em solução de H2CrO4 diluída ou em solução de acetato de níquel.

A anodização é um dos tratamentos de superfície para metais menos agressivos ao meio ambiente. Seus efluentes são livres de solventes orgânicos e metais pesados.

Processo de Anodização

TRATAMENTOS DE SUPERFÍCIES

Fosfatização

Cromatização

Silanização

Nanocerâmicos

Camadas de Conversão

Promover a aderência da pintura e fornecer certa

proteção a corrosão.

Anodização

Novas tendências

Revestimentos como alternativa aos revestimentos obtidos por

cromatização e fosfatização

Processo de cromatização

Processo de fosfatização

Revestimentos Silanos

e Nanocerâmicos

Tratamentos de conversão: promover a aderência à

pintura e/ou resistência àcorrosão

�metais pesados presentes nos efluentes do processo de fosfatização;

�Lama da fosfatização;

�Necessidade de passivação da camada fosfatizada para uma boa resistência a corrosão;

�Toxicidade do cromo hexavalente;

�Baixa eficiência das camadas de cromatização trivalente.

� A necessidade por novas técnicas de ligação em interfaces orgânico-inorgânicas surgiu em 1940 quando as fibras de vidro foram utilizadas pela primeira vez como reforços em resinas orgânicas.

Adição de silanos aumentava a resistência inicial do

compósito, bem como mantinha essa resistência ao longo do tempo.

�Composto ambientalmente aceitável;

� Um filme de silano pode proteger um metal da corrosão atmosférica por 6 meses a 1 ano;

� Silanos também podem ser usados como pré-tratamento superficial de metais antes da pintura (poliuretanos, poliésteres e acrílicos), pois promovem uma excelente ligação entre o filme e o substrato;

SILANIZAÇÃO

Esquema de pintura industrial, indicando a aplicação das camadas de silano.

Aplicação do silano como pré-tratamento de metais antes da pintura:

SILANOS – O que são?

Os silanos são compostos híbridos:� apresentam grupos orgânicos e inorgânicos;

Os grupos orgânicos:� propriedades de materiais poliméricos, como maior flexibilidade, densidade e compatibilidade funcional com camadas de tintas;

Os grupos inorgânicos:� propriedades de materiais cerâmicos, contribuindo para o aumento da resistência, durabilidade e adesão ao substrato metálico.

Os silanos são compostos usados em uma larga escala de aplicações e atualmente são empregados nas indústrias não apenas por fornecer boa proteção á corrosão, mas também, por sua excelente propriedade de

adesão em revestimentos orgânicos, uma vez que são conhecidos como bons agentes de acoplamento.

SILANOS – Composição Química

Silanos(Trialcoxisilanos)

Moléculas híbridas

Grupo alcóxi hidrolisável

Grupo funcional orgânico


SILANOS - Classificação

O grupo funcional reage com a resina da película de pintura, formando ligações

covalentes silano/resina, além das ligações metal/silano. E estas ligações serão responsáveis pela excelente qualidade da aderência.

Os grupos funcionais orgânicos são escolhidos de acordo:

� reatividade;� compatibilidade com a camada polimérica subseqüente;

ligações fortes entre o metal (fase inorgânica) e uma subseqüente

camada de pintura (fase orgânica)

Grupo funcional orgânico


ouMonossilano

Bissilano Os bissilanos podem ou não conter um grupo funcional dentro da cadeia.

Então, os monosilanos e os bissilanos podem ser classificados como funcionais ou não-

funcionais.

De acordo com a sua estrutura química, os silanos são classificados em monossilanos e bissilanos.

Número de grupos hidrolisáveis presentes na molécula.

Os bissilanos oferecem uma proteção contra a corrosão aos metais melhor que os monossilanos:

� maior adesão interfacial;

� formação de filmes mais densos;

� maior resistência à difusão da água, devido a natureza

hidrofóbica e inorgânica do siloxano

SILANOS – Diferenças entre o filme de bissilanos e os monossilanos

Os bissilanos também oferecem maior proteção quando usados em conjunto com um monossilano funcional.

Neste caso, os bissilanos, principalmente os não-funcionais,

devem ser usados como primeira camada, já que

apresentam maior adesão interfacial e, os monossilanos

funcionais são utilizados para aderir os revestimentos

orgânicos aplicados posteriormente.

� Uma camada de silano não é suficiente para formar uma boa proteção contra corrosão, por isso recomenda-se o uso de uma dupla camada de silano;

� Em alguns aminosilanos existe a possibilidade da interação entre os grupos funcionais da molécula de silano e o substrato metálico, sendo esse o caso de adsorção invertida;

� A primeira camada tem como função reagir com a superfície metálica já a segunda camada tem função de ligar com a camada de polímero.

SILANOS – Dupla camada

Exemplos de monossilanos e bissilanos (AQUINO 2006).

Monossilano

Nome do silano (abreviação) Estrutura Química

Viniltrietoxisilano (VS ou VTES) CH2=CH-Si-(OC2H5)3

y-ureidopropiltrietoxisilano (y-UPS) NH2-CO-NH-(CH2)2-Si-(OC2H5)3

3-glicidoxipropiltrimetoxisilan0

(GPTMS)C9H20O5Si

Bissilano

Bis-1,2-[trietoxisilil]etano (BTSE) (C2H5O)3-Si-(CH2)2-Si-(OC2H5)3

Bis-[y-trietoxisililpropil]tetrasulfano

(BTESPT)

(C2H5O)3-Si-(CH2)2-S4-(CH2)3-Si-

(OC2H5)3

Bis-[trimetoxisilipropil]amina

(BTSPA)

(CH3O) 3-Si-(CH2) 3-NH-(CH2) 3-Si-

(OCH3) 3

Dupla camada

Aderência silano polímero

� Metal;� Silano não-funcional;� Silano funcional;� Polímero.

Grupo funcional Forma rede com

Epóxi, amino Resina epóxi

Amino Resina fenólica

Metacrilato Estireno, resina poliéster insaturada

SILANOS – Tratamento antes da aplicação

� É necessário remover filmes de óxidos formados devido a oxidação espontânea da superfície metálica em contato com a atmosfera ou quando submetida a tratamentos térmicos:

� filmes de óxidos são pouco aderentes;� impedem a aplicação de revestimentos protetores;

� Tratamento da superfície:� filmes protetores devem ser aplicados sobre uma superfície limpa e livre de óxidos;� o tratamento superficial remove contaminações (óxidos, óleos ou graxas);� importância de um tratamento alcalino que proporciona o aumento da concentração de hidroxilas presentes na superfície metálica, que tornam a superfície mais ativa

**(limpezas ácidas ou neutras não favorecem a formação o aumento das hidroxilas)**

a interação do silano com o substrato metálico é

dependente das condições da superfície do metal

� Os silanos não normalmente estocados no seu estado não-hidrolisado;� precisam ser hidrolisados em solução aquosa antes de serem aplicados. � eles são dissolvidos em álcool e hidrolisados em presença de uma quantidade de água bem controlada;

Devido a natureza hidrofóbica dos silanos, normalmente é necessária uma grande quantidade de solvente orgânico na solução, ou seja, grande parte dos silanos possui limitada solubilidade em água e por isso, devem ser dissolvidos em solventes orgânicos.

Obstáculo na introdução desses compostos na indústria, em razão de restrições de uso de compostos orgânicos voláteis.

SILANOS – Solução de silano

Silanos baseados em álcool são mais resistentes a corrosão do que aqueles baseados em água.

Silanos parcialmente solúveis em água necessitam que parte da água seja substituída por álcool;

A estabilidade e reatividade dos silanos em soluções contendo água dependem:

� natureza do grupo organofuncional;

� pH da solução (reações de hidrólise e condensação catalisadas);

� concentração da solução (silano e água);

� tempo de hidrólise.

SILANOS – Solubilidade, estabilidade e reatividade das soluções de silano

os grupos alcóxi das moléculas de silano sofrem reações de

hidrólise em água para formar os grupos silanol hidrofílicos que

interagem com o substrato metálico.

Ligações

de

hidrogênio

SILANOS – Formação do filme de Silano

Grupo silanol

� Silanos base

água levam entre

15 min e 1h para

hidrolisar;

� Silanos base

álcool levam de

18h a 48h para

hidrolisar.

Após as reações de hidrólises e formação das ligações de hidrogênio, os grupos hidrolisados podem sofrer reações de condensação;

há duas formas de reações de condensação ocorrendo na interface metal/silano ao secar ou curar no metal tratado.

� Após a cura, ambas as ligações covalente são formadas na interface, sendo estas as ligações responsáveis pela excelente

adesão do filme ao substrato metálico, bem como pela reticulação do filme polimérico formado.

� A reação de hidrólise pode ocorrer até que todos os grupos silanol

tenham sido hidrolisados. Da mesma forma, a reação de condensação também pode ocorrer até que todos os grupos silanol tenham sido convertidos em um retículo de ligações , porém a cinética dessas reações édependente da composição do sistema.

� Se a hidrólise não é completa, filmes de boa qualidade ainda podem ser formados, pois os grupos não hidrolisados que restaram podem-

se hidrolisar lentamente quando o metal tratado é exposto á

atmosfera ou quando está em contato com alguma solução.

SILANOS – Aplicação do filme

� Em numerosos trabalhos, os filmes de silanos são formados por processo sol-gel.

� No processo sol-gel, duas reações simultâneas e competitivas de hidrólise e condensação conduzem a formação de um sol e depois de um gel, definido como uma estrutura tridimensional resultante de uma agregação. Essa técnica de formação de filmes, coincide com as etapas de formação de um filme silano.

� O filme silano pode ser obtido por aplicação por pincel, spray,

eletrodeposição ou imersão.

�No último exemplo, a técnica de dip-coating é uma das mais seguras para a obtenção de filmes com espessura controlada.

Indústria – bom ou ruim?

Imersão: Método mais utilizado por ser o mais simples e mais barato

SILANOS – Pré-tratamento a base de silano

� Cada silano comporta-se de maneira diferente com um determinado tipo de metal. Assim, a combinação metal/silano não pode ser facilmente determinada:

� O grupo funcional do silano pode reagir com a hidroxila do metal, em razão da alta energia de superfície dos óxidos metálicos;

� Nem todas as combinações metal/silano reagem formando ligações estáveis, em razão do caráter básico das hidroxilas do metal e do caráter ácido dos grupos silanol.

� São necessários conhecimentos sobre a velocidade das reações de hidrólise e condensação, para que as reações de hidrólise e condensação não ocorram muito rapidamente e simultaneamente.

SILANOS – Filme silano ideal

� Sólida ancoragem com o metal via ligações metal-silano – silano deve ser primeiramente hidrolisado e posteriormente adsorvido;

� Espessura do filme entre 50 – 100nm;

� As ligações metal-silano devem ser estáveis;

� Os filmes devem ser homogêneos e livres de porosidades. Isto pode ser obtido somente quando o metal apresenta uma superfície completamente limpa;

� É importante que a reticulação do filme não seja completa e que, o filme perca toda a água antes da aplicação do polímero, para não impedir a reação com a camada de tinta, pois, caso contrário, o polímero não poderá penetrar no filme.

� A orientação das primeiras camadas de moléculas tem que ser exatamente uniforme e regular. Os grupos silanol livres que não reagirem com as hidroxilas do metal, podem reagir entre si, formando uma rede de siloxano na interface.

Zinco revestido com filme de silano:Espessura de aprox. 0,6 µm

Revestimento de Zinco com filme de silano: (a) antes do ensaio de polarização; (b) depois do ensaio de polarização

SILANOS – Fatores que influenciam a espessura do filme

� Concentração do silano no sol (2% a 5%); fator que mais influencia na espessura da camada, concentrações mais altas fornecem uma melhor cobertura. A combinação de metal silano apresenta uma relação linear entre concentração e espessura de camada.

� Tempo de imersão; não tem um efeito significativo na espessura da camada, já que a adsorção ocorre rapidamente na superfície do metal. Esse parâmetro só é significativo quando o sistema for composto por duas camadas de silano.

� Temperatura e tipo de cura; a reticulação do filme de siloxano pode ser acelerada com a temperatura e o tempo de cura, modificando as características do filme.

Proteção a corrosão do silano

� Os filmes de silano não sofrem reações eletroquímicas, não se reduzem nem se oxidam;

� Reduzem a velocidade da entrada de água, sendo assim uma propriedade importante é o grau de hidrofobicidade, que é apresentada quando o filme estiver reticulado;

INIBIDORES DE CORROSÃO

� Adição de Cério (terras raras);� Aumenta a espessura do filme;� Aumenta hidrofobicidade;� Fica inserido dentro do filme de silano;� Tem mobilidade, reagindo com os íons hidroxila,

formando óxidos e hidróxidos de Ce III e IV, depositando e selando o filme.

CONSIDERAÇÕES PARA A ESCOLHA DE UM SILANO

� Cross-linking (reticulação);

� Compatibilidade com camada anterior e posterior;

� Tempo que a solução é efetiva (viscosidade);

� Hidrofobicidade (solubilidade).

VANTAGENS

� Podem ser usados em quase qualquer combinação metal-tinta;

� Aplicação rápida e fácil;

� Soluções não agressivas (pH ≈ neutro);

� Filmes podem proteger contra várias formas de corrosão (inclusive localizadas).

DESVANTAGENS

� Efetividade como tratamento único;

� Não são inibidores (mas podem conter);

� Não tem propriedades auto-reparadoras;

� Soluções pouco estáveis;

� Emissão de voláteis.

Aplicação ou incorporação às superfícies metálicas partículas nano-estruturadas que, após

sua deposição e secagem assumem uma característica nanocerâmica em virtude da

camada ser constituída de óxidos

NANOCERÂMICOS

�Aplicação:

Alumínio, ligas de alumínio, aço galvanizado, aço carbono.

Produtos no mercado• Henkel – Bonderit NT – Zr e Ti.

• Kilntex – Nanotex – Zr.

• Chemetall – Gardobond X – Zr e Ti.

Reações químicas

Reação no metal 2 Al + 6 H+ = 2 Al3+ + 3 H2

Reações complexantes Al3+ + TiF62- = AlF6

3- + Ti4+

Redução do Oxigênio 2 H2O + 4 e- = 4 OH-

Deposição do Revestimento Ti4+ + 3 H2O = TiO2·H2O + 4 H+

O mesmo acontece para a formação do óxido de zircônio

COMO SE FORMA A CAMADA DO NANOCERÂMICO:

Microestrutura:

Superfície rugosa auxilia a aderência do revestimento

� Semelhanças e diferenças entre tratamentos

Revestimento muito fino: peso 10 mg/m2 (Revestimentos com cromo: 1000 mg/m2)

ESPESSURA DA CAMADA NANOCERÂMICA COMPARADA COM OS PROCESSOS DE FOSFATIZAÇÃO

Formas de aplicação

VANTAGENS� Processo bastante rápido (20-30 segundos);� Formação de um camada mínima e uniforme;� Boa aderência a tintas;� Ausência de efeito nivelador;� Aumento da resistência a corrosão em comparação do

fosfato de ferro;

� Tratamento realizado a frio;� Âmbito ambiental e econômico.

DESVANTAGENS

� Pode ocorrer a formação de camadas com defeitos superficiais (alta porosidade);

� Maior controle operacional do banho;� Contaminações;

OBRIGADA PELA

ATENÇÃO!

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS� CORREA, P. S. Comportamento Corrosivo da Liga de Magnésio AZ91 revestida com filmes de metiltrietóxi

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fosfatização cromatização anodização - ufrgs.br · revestimentos de conversÃo marlla...

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