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Publicação
Estudo de novos inibidores de corrosão e monitorização do processo corrosivo em materiais aeronáuticos e aeroespaciais, recorrendo a técnicas de análise incluindo ensaios não destrutivos
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Autores
Resumo(s)
Os custos e as consequências causadas pela corrosão de ligas metálicas são de grande importância e justificam, por si só, um estudo abrangente em relação às suas causas, mecanismos de identificação, deteção e desenvolvimento de métodos de prevenção e proteção.
Na indústria aeronáutica e aeroespacial utilizam-se as ligas de alumínio devido à sua excelente razão entre propriedades mecânicas e peso, no entanto estas são suscetíveis de sofrer corrosão. Para prevenir a sua corrosão utilizam-se normalmente tratamentos químicos com compostos à base de crómio (VI). A utilização destes compostos foi, no entanto, proibida desde 2007 devido à sua carcinogenicidade e impacto ambiental negativo.
Este trabalho, que resulta de uma parceria entre a Força Aérea Portuguesa (FAP) e a Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (FCUL), contando com a colaboração do Instituto de Soldadura e Qualidade (ISQ) e da Agência Espacial Europeia (ESA), pretende dar um contributo importante para as indústrias aeronáutica e aeroespacial
Os resultados obtidos nesta tese poderão ser utilizados na produção industrial durante o processo de substituição dos produtos de conversão química que contêm crómio hexavalente.
Para além dos produtos de conversão química também foram estudados novos aditivos para a conversão eletroquímica com capacidade inibitória da corrosão. Os provetes tratados com os novos aditivos com capacidade inibitória, obtidos de fontes sustentáveis, foram comparados com provetes anodizados num banho de anodização, que consistiu numa solução (TSA) de ácido tartárico e ácido sulfúrico (0,46M), o qual é utilizado pela AIRBUS e EMBRAER.
Os processos utilizados no presente trabalho foram otimizados, de forma a contemplar uma rápida implementação na indústria aeronáutica e aeroespacial, e que esta seja economicamente viável, de rápida certificação e qualificação quer dos processos de conversão de superfícies, bem como das instalações e dos operadores que realizam estes processos industrialmente.
A resistência à corrosão dos produtos de conversão química e de conversão eletroquímica foi monitorizada por ensaios de polarização potenciodinâmica e análise de espectroscopia de impedância eletroquímica. No caso dos aditivos com capacidade inibitória, obtidos de fontes renováveis determinou-se ainda o mecanismo de inibição através da voltametria cíclica. A molhabilidade das superfícies modificadas, factor de extrema importância para a definição do esquema de pintura posterior, foi avaliada por goniometria de ângulo de contacto. Empregou-se a elipsometria para estimar a espessura dos filmes de conversão formados. Para aprofundar o conhecimento do comportamento dos revestimentos comerciais, foram realizados ensaios de forma a simular condições e/ou ambientes mais severos de corrosão. Para tal foram realizados ensaios de resistência ao nevoeiro salino, ensaios de humidade e temperatura, ensaios de exposição a ciclos térmicos e ensaios de corrosão atmosférica. A sua morfologia foi avaliada por microscopia metalográfica e microscopia eletrónica de varrimento acoplada com Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios-X.
Para determinar as possíveis interações químicas entre os aditivos com capacidade inibitória em estudo obtidos de fontes renováveis e o metal, recorreu-se à técnica de Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR).
Para avaliar o comportamento do revestimento em contexto real, foi aplicado o revestimento que melhor resultado obteve nos ensaios laboratoriais, o PreCoat A32, em componentes da aeronave EPSILON TB30 da Força Aérea Portuguesa ficando estes componentes expostos a condições ambientais com o fim de contemplar factores que não são possíveis de realizar em contexto laboratorial.
Dos ensaios realizados foi possível constatar que o PreCoat A32 apresenta uma boa resistência à corrosão, podendo ser uma alternativa promissora na conversão química de superfícies. Igualmente as camadas obtidas nos banhos contendo os aditivos orgânicos com capacidade inibitória apresentam-se como uma alternativa viável e sustentável na prevenção contra a corrosão face ao ácido sulfúrico (SA) e com um comportamento praticamente similar ao TSA.
Descrição
Palavras-chave
Corrosão aeroespacial ligas alumínio revestimentos de crómio trivalente inibidores de corrosão naturais Corrosion aerospace aluminium alloys trivalent chromium coatings natural corrosion inhibitors