Avaliação do desempenho à corrosão de revestimentos superhidrofóbicos de PTFE e nanossílica

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 17059 (2022) Citar este artigo

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A proteção contra corrosão de metais é de suma importância em diferentes setores da indústria. Uma das técnicas emergentes para prevenir ou reduzir os efeitos danosos desse fenômeno é aplicar revestimentos superhidrofóbicos nas superfícies suscetíveis. Neste estudo, a proteção contra corrosão do aço é investigada pela fabricação de revestimentos superhidrofóbicos, usando o processo de eletrodeposição de filme híbrido de nanossílica em uma etapa e o processo de pulverização de politetrafluoretileno (PTFE) na superfície do aço e também a preparação de revestimentos micro/nanocompósitos. O comportamento anticorrosivo do filme híbrido de nanossílica e revestimento de PTFE com dois tipos de micropartículas, incluindo pó de Al2O3 e esferas de vidro na camada de primer e camada de revestimento com e sem nanopartículas de SiO2 é estudado. Os testes de polarização TOEFL e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) são conduzidos em amostras de aço revestidas para examinar seu desempenho de corrosão em solução de NaCl a 3,5% em peso a uma temperatura de 25 °C. Os resultados mostraram que a combinação de propriedades superhidrofóbicas e baixa condutividade melhora significativamente a resistência à corrosão. A avaliação do efeito da adição de nanopartículas de SiO2 à camada de cobertura no revestimento de PTFE mostrou que as nanopartículas melhoram a resistência à corrosão dos revestimentos de PTFE ao selar alguns defeitos e poros no revestimento. A investigação da resistência à corrosão dos revestimentos mostrou que a resistência à corrosão do filme de nanossílica é menor do que a dos revestimentos de PTFE. A melhor amostra obtida neste estudo, ou seja, o revestimento de PTFE com micropartículas de esferas de vidro na camada de primer e nanopartículas de SiO2 na camada de overcoat, reduziu a taxa de corrosão em cerca de 80 vezes.

O metal é um dos principais materiais nas mãos humanas e sua utilização em diversas indústrias vem aumentando a cada dia. Eles são usados ​​em vários setores da indústria, como construção (edifícios comerciais, habitações e estradas), defesa (armas de fogo, munições, mísseis, tanques e jatos), transporte (marítimo, aeroespacial, automotivo) e médico (próteses, cirurgia reconstrutiva e implante biomédico)1. Estruturas e equipamentos metálicos são suscetíveis à corrosão quando expostos a condições ambientais adversas e umidade. A corrosão causa perda de desempenho e, por fim, destruição de equipamentos e estruturas metálicas. Pesquisas nos EUA mostram que a corrosão de aços e outros materiais metálicos responde por aproximadamente 4–5% do custo do produto interno bruto (PIB)2.

Diferentes métodos têm sido utilizados para prevenir a corrosão, sendo os mais importantes: proteção catódica e anódica, inibidores de corrosão e revestimentos3,4,5,6,7,8. Cada um desses métodos tem suas vantagens e desvantagens e podem ser usados ​​isoladamente ou em combinação9. Os revestimentos geralmente são substâncias utilizadas para criar uma barreira entre o ambiente corrosivo e a superfície da peça em questão e proteger as peças metálicas da umidade, oxidação e produtos químicos10. Durante muito tempo, a cromatização e a fosfatação foram usadas como métodos comuns para proteger a superfície dos metais. Mas esses dois métodos não são ecologicamente corretos. A toxicidade e a carcinogenicidade do cromo (VI) foram comprovadas para os seres humanos hoje, e a poluição por fósforo é um dos fatores importantes que contribuem para a eutrofização da água11,12. O uso desses materiais para proteger contra a corrosão de metais é proibido em muitos países. Muito trabalho tem sido direcionado para o desenvolvimento de outros tipos de revestimentos. Diferentes tipos de materiais alternativos, baseados no uso de filmes de compostos de terras raras13,14, filmes derivados de sol-gel15,16,17,18,19,20 e camadas automontadas21,22, mostraram sua capacidade de proteger contra corrosão. Estudos também mostraram que revestimentos com baixíssima condutância elétrica, como revestimentos não condutores de Al2O3, TiO2, SiO2, revestimento de mistura de óxidos de Al2O3, TiO2 e SiO2 são muito eficazes na proteção contra corrosão23,24. O uso de revestimentos superhidrofóbicos com ângulos de contato (CA) maiores que 150° e ângulos de roll-off menores que 10° é uma abordagem interessante para prevenir a corrosão metálica, e tem sido seguido em algumas pesquisas25,26. As gotas deslizaram sobre essas superfícies à medida que se formam e se desprendem da superfície. Portanto, o tempo de contato da gota de fluido (água ou qualquer fluido corrosivo como o ácido sulfúrico) na superfície é drasticamente reduzido. Além disso, devido à rugosidade das nanoestruturas na superfície e à presença de ar que fica preso entre as cavidades, o contato do fluido com a superfície propensa à corrosão é reduzido. Devido à presença simultânea desses dois efeitos (tempo de contato curto e área de contato baixa), a resistência à corrosão de superfícies metálicas cobertas com revestimentos superhidrofóbicos aumenta várias vezes25,27,28,29. Esses revestimentos evitam a corrosão causada pela penetração do eletrólito no substrato metálico. Revestimentos superhidrofóbicos podem ser fabricados em muitas superfícies, especialmente as superfícies de metais e suas ligas, como Cobre30,31,32, Alumínio33,34,35, Zinco36,37 e Magnésio38,39.