Hercílio Gomes de Melo.

A liga de Al 2024-T3 (AA2024) é bastante utilizada na indústria aeroespacial por sua baixa densidade e boa resistência mecânica, esta última propriedade resultante da adição de elementos de liga e de tratamentos termomecâmicos que tornam a microestrutura complexa propiciando a melhoria das propriedades mecânicas. Entretanto, a presença de constituintes microestruturais com composições diferentes da matriz gera células eletroquímicas locais, o que torna estas ligas bastante suscetíveis à corrosão localizada. Para evitar danos de corrosão que venham a comprometer sua funcionalidade estas ligas são protegidas por um sistema complexo visando dificultar a chegada de espécies agressivas à superfície do metal e que poderiam desencadear o processo corrosivo. Uma das maneiras de aumentar a resistência à corrosão do Al e de suas ligas é por meio de anodização, que consiste no espessamento forçado da camada de óxido protetora naturalmente presente na superfície do Al. Na indústria aeronáutica, por mais de 60 anos, este procedimento tem sido realizado em banhos ácidos contendo íons cromato. Para atender aos elevados requisitos de segurança das aeronaves, a camada anodizada é então tratada com Alodine, e protegida com um primer e um topcoat, os dois primeiros procedimentos também contêm compostos à base de cromato. Embora ainda padrão na indústria aeronáutica, etapas de tratamentos de superfície contendo íons cromato devem ser banidas de uso industrial devido às características cancerígenas e poluentes destes íons. Deste modo, na literatura científica sobre tratamentos de superfície para aumento da resistência à corrosão existe um grande número de trabalhos onde o foco é a substituição de tratamentos à base de íons cromato por outros mais ambientalmente amigáveis. Este projeto visa investigar o efeito de etapas de pós-tratamento sem íons cromato sobre a resistência à corrosão da liga AA2024 anodizada em banho de ácido tartárico-sulfúrico (Tartaric-Sulfuric Anodizing-TSA). Este procedimento tem sido considerado como uma alternativa ambientalmente amigável às camadas anodizadas em banho de cromato e já é empregado pela Airbus em alguns de seus processos. Para isto, após o processo de anodização, o substrato será submetido a uma das seguintes etapas de pós-tratamento: proteção com revestimento híbrido sol-gel sem e com modificantes, pós-tratamento em solução contendo íons Ce, pós-tratamento em banho contendo íons Ce seguido de proteção com revestimento híbrido sol-gel. A finalidade da etapa de pós-tratamento com íons Ce, bem como da adição de modificantes ao híbrido sol-gel é conferir ao sistema propriedades de autorregeneração. Além do mais, o tratamento com íons Ce não deve fechar os poros da camada anodizada. Por sua vez a aplicação do híbrido sol-gel visa também aumentar a interação entre o revestimento (primer e topcoat) e a camada anodizada, além de prover uma barreira adicional à penetração de espécies agressivas aumentando o desempenho do sistema de proteção. A resistência à corrosão dos diferentes sistemas será avaliada por espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) e testes de névoa salina de acordo com a norma ASTM B117, e as propriedades de autorreparação por espectroscopia de impedância eletroquímica local (LEIS) e pela técnica do eletrodo vibratório de varredura (SVET). A caracterização microestrutural será realizada por SEM-EDS, espectroscopia de retrodispersão de Rutherford (RBS) e AFM. Com os resultados deste projeto espera-se desenvolver um sistema de proteção de elevado desempenho e completamente livre de íons cromato, atendendo tanto aos elevados padrões de segurança da indústria aeroespacial como aos anseios de uso de tecnologias mais limpas e ambientalmente amigáveis da sociedade moderna.

Armazenamento de energia eletroquímica revolucionou os dispositivos eletrônicos portáteis, sendo que baterias tiveram um papel importante nas capacidades de celulares e notebook, e também no desenvolvimento e comercialização de carros elétricos. Porém, baterias de íon-Li usados hoje ainda são muito similares aquelas desenvolvidas há três décadas, com pequenos melhoramentos no envelopamento da célula e na engenharia de eletrodos, separadores e eletrólitos. Baterias estarão mais presentes em nossas vidas, com carros elétricos se popularizando e com a instalação de distribuição de energia decentralizada. Para isso, baterias precisam ser mais baratas, armazenar mais energia e recarregaram mais rapidamente. Baterias de Metal-Ar são um tipo de bateria incipiente, que podem ser disruptivas se sistemas reversíveis e duráveis são alcançados. Por exemplo, bateria Li-Ar é o único tipo que pode ser competitivo com gasolina em energia volumétrica. Mas essas baterias ainda sofrem baixa eficiência energética, baixa retenção de capacidade e vida útil curta. Melhoramentos precisam ser feitos em todos os componentes: o eletrodo negativo (metal), o eletrodo positivo (onde a reação de oxigênio ocorre) e o eletrólito (com grande impacto na eletroquímica do oxigênio). Este projeto irá investigar os três componentes com técnica in operando e in situ durante a carga/descarga da bateria. Por exemplo, a formação da interface eletrólito sólido a superfície do metal será analisada por espectroscopia Raman e Infravermelho. Novos materiais de carbono com diferentes propriedades estruturais serão produzidos para o eletrodo positivo, e os produtos da reação de oxigênio serão investigados com as mesmas técnicas, além espectroscopia de massa (acoplado a eletroquímica) e tomografia de raio-X. O papel dos solventes e sais do eletrólito serão investigados com as mesmas técnicas

O projeto visa trazer para o programa de Pós-Graduação da PMT-EPUSP pesquisadores reconhecidos internacionalmente para ministrar cursos e palestras durante o ano de 2019.

Neste projeto será investigado o efeito de algumas etapas de pós-tratamento sobre a morfologia e o comportamento de corrosão da liga de Al 2024-T3 com e sem clad anodizada em TSA. O objetivo é conferir capacidade de autorregeneração a um revestimento híbrido TEOS-GPTMS a ser aplicado sobre a liga 2024-T3 anodizada em TSA e que poderá servir de primer antes da aplicação de um topcoat. 
As estratégias consistem seja da aplicação de uma substância com propriedades inibidoras (compostos de Ce) diretamente sobre a camada anodizada, que depois será protegida pelo revestimento híbrido sol gel, ou então da incorporação direta da substância inibidora na composição do revestimento híbrido durante a reação de hidrólise deste, seguida da aplicação do revestimento modificado sobre o substrato anodizado. Em qualquer dos casos a superfície anodizada deverá manter suas propriedades de adesão com revestimentos, seja por via mecânica, pelo não fechamento dos poros, ou então por afinidade química entre o revestimento híbrido aplicado e a os compostos orgânicos característicos dos primers e topcoats utilizados na indústria aeroespacial.
Como resultado, espera-se desenvolver um sistema de proteção contra a corrosão de alto desempenho para ligas de Al de elevada resistência mecânica e que, sob determinadas condições, possa exibir propriedades de autorregeneração como aquelas apresentadas pelos sistemas de proteção à base de cromatos atualmente utilizados na indústria aeroespacial.

A captura e armazenamento de dióxido de carbono (Carbon dioxide capture and storage- CCS), entre outras coisas, é um processo que consiste na separação e transporte do CO2 das fontes industriais e de produção de energia termoelétrica, para um local de armazenagem onde é isolado da atmosfera. Dentre os materiais metálicos, o transporte de SCCO2 por tubulações de aços de alta resistência (Alta Resistência Baixa Liga ? ARBL) é o que oferece maiores vantagens econômicas. Entretanto, estes aços quando expostos a meios de CO2 com impurezas como H2O, H2S, NOx e SO2 podem apresentar um aumento considerável em sua taxa de corrosão. Devido a estes fatos a corrosão de aços em sistemas contendo CO2 tem sido estudada amplamente na última década dada sua importância tecnológica e também devido a preocupações ambientais associadas ao efeito estufa.
Como os materiais metálicos e compósitos são usados em tubulações para o transporte do SCCO2, esses materiais serão testados no que tange a sua resistência à corrosão na presença de SCCO2 e contaminantes.
Materiais compósitos poliméricos também são potencialmente técnica e economicamente viáveis para a fabricação de tubulações para o transporte de CO2 supercrítico. Do ponto de vista de projeto e fabricação, esses materiais certamente atendem os requisitos dessa aplicação. Entretanto, a sua durabilidade pode ser reduzida por degradação causada por contaminantes que podem estar presentes no fluxo de SCCO2. Por exemplo, é bem documentado que a resina epóxi (que é largamente utilizada como matriz de compósitos poliméricos) é higroscópica e a umidade absorvida pode degradar a interface fibra/matriz ao longo do tempo. Deste modo, no projeto, será investigado paralelamente o efeito das mesmas impurezas quando presentes em fase aquosa sobre a degradação de materiais compósitos com potencial para serem empregados no transporte de SCCO2.

A soldagem por fricção (FSW) foi desenvolvida no início da década de 90, e se constituiu em um grande avanço para a soldagem de ligas de Al de elevada resistência mecânica. O procedimento envolve o emprego de uma ferramenta rotatória não consumível aplicada na região onde deve ocorrer a junção das peças, que são mantidas unidas pela aplicação de uma pressão de forjamento. O aquecimento provocado pela rotação da ferramenta e pela deformação plástica, combinados com a força aplicada para alinhamento das placas, provoca a junção das partes em estado sólido, obtendo-se soldas resistentes e virtualmente livres de defeitos. Apesar da FSW não provocar a fusão do material nem introduzir outro metal na estrutura, o aumento da temperatura causado pelo atrito da ferramenta e pela deformação plástica provoca mudanças microestruturais, modificando as propriedades mecânicas e de resistência à corrosão da região soldada. O objetivo deste projeto é estudar o comportamento eletroquímico de uma liga de Al de elevada resistência mecânica soldada por FSW, focando na comparação da resistência à corrosão entre as diferentes regiões individuais e também na avaliação dos efeitos de acoplamento galvânico sobre a velocidade de corrosão de cada uma das diferentes regiões geradas no processo de soldagem. Para isto serão utilizadas técnicas eletroquímicas globais (espectroscopia de impedância eletroquímica e curvas de polarização) e locais (espectroscopia de impedância eletroquímica local ? Local Electrochemical Impedance Spectroscopy (LEIS) e a técnica do eletrodo vibratório de varredura -Scanning Vibrating Electrode Technique (SVET)). Os estudos serão correlacionados à análise microestrutural, visando identificar quais mudanças microestruturais decorrentes do processo de soldagem provocam aumento à suscetibilidade à corrosão localizada. Efeitos do acoplamento galvânico sobre o comportamento de corrosão das diferentes regiões também serão investigados utilizando as técnicas eletroquímicas locais.

O objetivo do projeto é estudar o comportamento de corrosão e a permeabilidade por hidrogênio de aços HSLA comerciais, com baixo teor de Mn e/ou com adição de Nb visando principalmente sua utilização em meios sour.

A soldagem por fricção (FSW) foi desenvolvida no início da década de 90, e se constituiu em um grande avanço para a soldagem de ligas de Al de elevada resistência mecânica. O procedimento envolve o emprego de uma ferramenta rotatória não consumível aplicada na região onde deve ocorrer a junção das peças, que são mantidas unidas pela aplicação de uma pressão de forjamento. O aquecimento provocado pela rotação da ferramenta e pela deformação plástica, combinado com a força aplicada para alinhamento das placas, provoca a junção das partes em estado sólido, obtendo-se soldas resistentes e virtualmente livres de defeitos. Apesar da FSW não provocar a fusão do material nem introduzir outro metal na estrutura, o aumento da temperatura causado pelo atrito da ferramenta e pela deformação plástica provoca mudanças microestruturais, modificando as propriedades mecânicas e de resistência à corrosão da região soldada, com possível formação de pares galvânicos. O objetivo deste projeto é estudar a corrosão de ligas de Al de elevada resistência mecânica, soldadas por FSW, utilizando técnicas eletroquímicas com elevado poder de resolução espacial e testes padronizados de resistência à fadiga. Serão empregadas a Espectroscopia de Impedância Eletroquímica Local (LEIS), e as Técnicas do Eletrodo de Referência (SRET) e do Eletrodo Vibratório (SVET) com Varredura, as quais, pelo elevado poder de resolução espacial, permitirão identificar a formação de pares galvânicos e determinar as regiões anódicas e catódicas. Além disso, será investigada a resistência à corrosão associada à fadiga do sistema em meio de névoa salina. Os estudos serão correlacionados à análise microestrutural, visando identificar como as mudanças decorrentes do processo de soldagem modificam a suscetibilidade à corrosão das diferentes regiões, e como elas interferem nas propriedades mecânicas das regiões soldadas e afetadas pelo calor.

Os processos de anodização são muito importantes para as ligas de alumínio de uso aeronáutico, tanto como meio de proteção contra a corrosão como para preparação da superfície do substrato metálico para aplicação posterior de pintura. Muitos destes processos empregados industrialmente utilizam eletrólitos contendo sais de cromo hexavalente. Entretanto, apesar de eficientes, estes tratamentos devem ser banidos de uso industrial devido às suas características poluentes e carcinogênicas. No entanto, até o momento, nenhum processo encontra-se disponível de forma a substituir completamente os processos de anodização à base de cromatos, no que diz respeito à resistência à corrosão, além de não propiciarem aderência semelhante para os revestimentos aplicados. 
O objetivo deste projeto é produzir e caracterizar revestimentos obtidos por anodização isenta de cromo hexavalente a partir de banhos ácidos contendo aditivos de sais de cério ou compostos orgânicos, ou mesmo uma combinação de ambos, que apresentem desempenho similar ao dos tratamentos que contêm cromo hexavalente, de forma a atender as exigências de mercado, ambientais e toxicológicas, permitindo a substituição das camadas de cromato ainda usadas nas ligas de alumínio de uso aeronáutico, particularmente as ligas da série 2XXX.

A soldagem por fricção (FSW) foi desenvolvida no início da década de 90, e se constituiu em um grande avanço para a soldagem de ligas de Al de elevada resistência mecânica. O procedimento envolve o emprego de uma ferramenta rotatória não consumível aplicada na região onde deve ocorrer a junção das peças, que são mantidas unidas pela aplicação de uma pressão de forjamento. O aquecimento provocado pela rotação da ferramenta e pela deformação plástica, combinado com a força aplicada para alinhamento das placas, provoca a junção das partes em estado sólido, obtendo-se soldas resistentes e virtualmente livres de defeitos. Apesar da FSW não provocar a fusão do material nem introduzir outro metal na estrutura, o aumento da temperatura causado pelo atrito da ferramenta e pela deformação plástica provoca mudanças microestruturais, modificando as propriedades de resistência à corrosão da região soldada, com possível formação de pares galvânicos. O objetivo deste projeto é estudar a corrosão de ligas de Al 2024-T3, soldada por FSW, utilizando tanto técnicas eletroquímicas globais (espectroscopia de impedância eletroquímica e curvas de polarização) como com elevado poder de resolução espacial, chamadas técnicas locais. As técnicas locais a serem empregadas serão a Espectroscopia de Impedância Eletroquímica Local (LEIS) e a do Eletrodo Vibratório com Varredura (SVET), as quais deverão permitir identificar a formação de pares galvânicos e determinar as regiões anódicas e catódicas na região de solda. Os estudos serão correlacionados à análise microestrutural, visando identificar em que proporções as mudanças decorrentes do processo de soldagem modificam a suscetibilidade à corrosão das diferentes regiões.

Os processos de passivação são muito importantes, tanto como meio de proteção contra a corrosão como para servir de substrato para aplicação posterior de sistemas de pintura. Em encontros onde o desenvolvimento de processos isentos de cromo hexavalente foi tema central ficou evidente que, até o momento, nenhum processo encontra-se disponível de forma a substituir completamente as camadas de conversão de cromatos no que diz respeito à resistência à corrosão, além de outro fator muito importante que é o processo de aplicação dos novos revestimentos. Para viabilizar a substituição deve-se considerar as linhas galvânicas já existentes, evitando altos custos com adaptações e a inclusão de etapas no processo que diminuiriam a produtividade.
Nas linhas contínuas de zincagem por eletrodeposição, é utilizado um banho de cromo hexavalente que protege a superfície sem necessidade de enxágue. As alternativas às camadas de cromo hexavalente existentes no mercado são a base de sais (silicatos, cromo trivalente etc.), e, para conferir uma boa resistência à corrosão, há a necessidade de uma etapa de enxágue, antes da secagem, dificultando a substituição direta dos tanques de cromo hexavalente pelos novos produtos.
O objetivo deste projeto é estudar camadas de conversão obtidas de banhos de passivação, isentos de cromo hexavalente, sem a necessidade da etapa de enxágue, que apresentem o mesmo desempenho daquelas que contêm sais deste íon, de forma a atender as exigências de mercado, ambientais e toxicológicas, permitindo o aproveitamento das linhas de eletrogalvanização já existentes.

Projeto para avaliação da resistência à corrosão de ligas de alumínio protegidas com revestimentos híbridos produzidos pela EMBRAER

Projeto visando avaliar a resistência à corrosão de ligas de alumínio protegidas com revestimentos híbridos produzidos pela EMBRAER

Quase 70% dos materiais estruturais empregados para a fabricação de aeronaves são compostos de ligas de alumínio de elevada resistência mecânica das quais duas das mais importantes são a 2024-T3 e 7475-T761. Porém, estas ligas possuem microestrutura complexa, apresentando grande quantidade de intermetálicos, o que provoca corrosão localizada, sendo necessário protegê-las contra a corrosão. A primeira etapa deste processo consiste na aplicação de um pré-tratamento, dentre os quais a anodização, e, atualmente, na indústria aeronáutica, este é baseado em soluções contendo Cr6+. Apesar de eficientes processos a base de Cr6+ apresentam problemas ambientais e para a saúde humana devendo ser substituídos. Os pré-tratamentos com revestimentos híbridos orgânico-inorgânico obtidos pelo processo sol-gel apresentam-se como potenciais candidatos para substituir os atualmente empregados. Estes pré-tratamentos aliam propriedades de revestimentos inorgânicos e orgânicos, apresentando a dureza característica dos primeiros associada à flexibilidade dos segundos. Além do mais, a presença de grupos funcionais confere compatibilidade com sistemas de pintura. Este projeto visa investigar o comportamento eletroquímico e caracterizar microestrutural e quimicamente revestimentos híbridos orgânico-inorgânico, obtidos por processo sol-gel, para proteção contra a corrosão das ligas de alumínio de elevada resistência mecânica 2024-T3 e 7475-T761 sem e com anodização. A caracterização microestrutural dos revestimentos será realizada por microscopia eletrônica de varredura com energia dispersiva de raios-X (MEV-EDS), a microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e a microscopia de força atômica (AFM) enquanto a espectroscopia no infravermelho (FTIR) será empregada para a caracterização química. Por sua vez a avaliação da resistência à corrosão será realizada por curvas de polarização anódica e catódica, espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) e teste de névoa salina (salt spray). Como as novas tendências de pesquisas em corrosão têm focado no uso destes revestimentos modificados com partículas inorgânicas, será avaliado o efeito da adição de inibidores (provavelmente sais de cério) e de nanopartículas de sílica sobre a microestrutura e as propriedades anticorrosivas dos mesmos.

A liga de Al 2024-T3, de alta resistência mecânica, é um dos mais importantes materiais utilizados para a fabricação de aeronaves, tanto civis como militares, constituindo entre 50 e 70% dos componentes metálicos empregados. Esta liga deve suas excelentes propriedades mecânicas à adição de Cu e Mg que formam precipitados coerentes com a matriz durante processo de envelhecimento controlado. Porém, estes elementos também formam intermetálicos (IMCs) com atividade eletroquímica diferente da matriz, o que contribui para a ocorrência de corrosão localizada. A espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) tem sido amplamente utilizada para investigar o comportamento eletroquímico da liga 2024, com e sem proteção, em diversos meios, porém devido ao fato da resposta obtida representar uma média de toda a superfície do eletrodo, esta técnica pouco pode contribuir para o estudo das etapas iniciais da corrosão localizada, pois a sensibilidade dos equipamentos comerciais usados nas medidas tradicionais de impedância é insuficiente para detectar o início do processo. No presente projeto pretende-se investigar o papel dos intermetálicos (IMCs) na etapa de iniciação da corrosão localizada da liga de Alumínio 2024-T3 em soluções contendo cloretos e sulfatos. Com tal propósito, propõe-se a construção de um sistema de bi-eletrodo com elevado poder de resolução, acoplado a um sistema de deslocamento com alto grau de precisão, permitindo o posicionamento do bi-eletrodo sobre regiões precisas da amostra que terão suas respostas de impedância local registradas em função do tempo de exposição aos eletrólitos agressivos. O estudo será realizado associado a uma detalhada investigação da microestrutura local por MEV/EDS. Assim, a região ensaiada por impedância local terá sua microestrutura analisada antes e depois dos ensaios eletroquímicos, a fim de correlacionar a corrosão com as variáveis microestruturais locais da liga.

As ligas de alumínio vêm sendo largamente utilizadas nas indústrias aeronáutica e automobilística devido às propriedades mecânicas superiores quando comparadas às do metal puro. Entretanto, como as propriedades de corrosão dessas ligas variam, sendo piores do que as de alumínio puro, fazem-se necessários estudos de diferentes métodos de proteção contra a corrosão. No presente projeto três métodos básicos de proteção contra a corrosão são abordados: filmes poliméricos condutores (sub-projeto 1), camadas auto-organizáveis (SAM) de moléculas orgânicas (sub-projeto 2) e camadas de conversão à base de Ce (sub-projeto 3). Os diferentes métodos serão testados visando aplicações sobre diversas de ligas de alumínio das séries 1000, 2000, 3000, 6000, 7000 e 8000. Na realidade, estes são métodos que já vêm sendo relatados na literatura, mas, devido ao potencial de aplicação, é de grande importância a continuidade de estudos sobre eles. Além disto, visando o aumento da aplicabilidade e o melhoramento das camadas protetoras, é proposto no sub-projeto 4 a avaliação do efeito protetor contra a corrosão de estruturas do tipo bicamadas formadas por i) camadas de conversão de Cério e camadas auto-organizáveis, ii) camadas de conversão de Cério e polímeros condutores e iii) Camadas auto-organizáveis e polímeros condutores. Esta última tendo ainda um particular que é o de explorar a formação de uma camada auto-organizável, posteriormente polimerizada, a qual envolveria o uso de monômeros substituídos.

Neste projeto está sendo estudado, por espectroscopia de impedância eletroquímica, o desempenho sob o ponto de vista de proteção contra a corrosão, de vernizes e ceras utilizados para a proteção de monumentos exteriores.
Também está sendo avaliado o desempenho eletroquímico e caracterizada a microestrutura de pátinas artificiais produzidas em cobres e bronzes.

O projeto visa estudar o desempenho quanto à resistência à corrosão de latas de alumínio em meios comuns à indústria de alimentos: ácidos cítricos, acético e NaCl.
Estão sendo avaliadas latas comerciais de alumínio com e sem a presença de revestimentos.
A principal técnica utilizada é a impedância eletroquímica e pretende-se determinar qual o melhor parâmetro, extraído a partir de circuitos equivalentes propostos, para acompanhar a evolução do processo corrosivo.

Projeto para reformar e reequipar os laboratórios da disciplina PQI253 do Departamento de Engenharia Química da Escola Politécnica da USP