Estudo do comportamento anticorrosivo do samário como inibidor de corrosão em sistemas multicamadas para liga de alumínio

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 3149 (2023) Cite este artigo

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Este estudo apresenta um sistema multicamada baseado em compostos de samário como inibidor de corrosão e uma camada contínua de SiO2 por jato de plasma à pressão atmosférica (APPJ) como barreira protetora para a liga de alumínio AA3003. Uma das principais vantagens deste novo revestimento é que ele não requer câmaras de vácuo, o que facilita sua incorporação em linhas de produção de componentes automotivos, aeronáuticos, etc. A deposição do inibidor de corrosão de samário foi realizada por dois métodos de comparação, o método de imersão e um novo método para depositar inibidor de corrosão por APPJ. O sistema de multicamadas gerado foi homogêneo, contínuo, aderente e denso. O comportamento eletroquímico mostra que o composto de samário foi completamente oxidado em revestimentos pelo método de imersão e favorece a corrosão. O método de deposição APPJ mostra um comportamento protetor contra a corrosão por compostos de samário e deposições de sílica. As análises XPS mostram que a quantidade de Sm(OH)3 aumenta pelo método APPJ em comparação com o método de imersão, uma vez que o espectro de O1s é controlado principalmente por OH. Foi determinado que os melhores tempos de processamento para o estudo eletroquímico do sistema multicamadas foram 40 min para o método de imersão e 30 s para o método APPJ para a camada de inibidor de corrosão. No caso da camada barreira de SiO2 por APPJ, o melhor tempo foi de 60 s de exposição ao jato de plasma e esse revestimento conseguiu reduzir a corrosão do AA3003 em 31,42%.

A corrosão em metais é um grande problema global que tem afetado a economia da indústria metalúrgica. Estima-se que cerca de 10 a 20% da produção mundial de metal seja perdida anualmente devido à corrosão1 e isso representa um gasto anual de cerca de 4% do produto interno bruto global2. No entanto, nem todos os problemas envolvidos na corrosão são baseados nos materiais, existem também problemas de poluição ambiental3. Por exemplo, os materiais do ambiente construído são afetados principalmente pelos compostos HNO3, SO2 e PM10 que influenciam a corrosão4. Além disso, a corrosão representa um grave problema em diversas áreas como tubulações5, materiais medicinais6, embalagens de semicondutores7, indústria automotiva8, construção9, entre outras.

Ao longo do tempo, diferentes métodos e técnicas foram desenvolvidos para controlar a corrosão em metais, como a cromagem10 e a anodização11,12 destacam-se como soluções para o controle desse problema. Atualmente, os métodos mais estudados são as camadas de conversão de cromo (CCL)13 ou anodização com ácido crômico (CAA)12 e a anodização com ácido sulfúrico tartárico (TSA)14. No entanto, essas soluções são potencialmente tóxicas ao meio ambiente e até mesmo à saúde humana, pois utilizam em seus processos o Cr(VI), altamente nocivo e com propriedades cancerígenas15,16. Consequentemente, a Comunidade Européia impôs restrições ao uso de metais pesados, incluindo o Cr(VI)17,18. Por isso, ao longo dos últimos anos até os dias atuais, tem-se buscado novas tecnologias e métodos mais amigáveis ​​ao meio ambiente e à saúde humana. Dessas novas tecnologias, na área de corrosão, há uma tendência de desenvolvimento de inibidores de corrosão ecologicamente corretos e de baixo custo19. Um inibidor de corrosão pode ser definido como uma substância que, em baixa concentração, reduz a taxa de corrosão20.

Apesar de sua camada de passivação, o alumínio é suscetível à corrosão na presença de soluções aquosas contendo íons, como Cl−, Br− ou I−21,22. O problema de corrosão em ligas de alumínio pode ser resolvido usando inibidores de corrosão23,24,25,26,27. Hinton, Arnott e Ryan se destacam como os pioneiros na introdução de revestimentos inibidores de corrosão de terras raras como uma opção sustentável ao depositar óxidos de terras raras na superfície de metais, como Sm, Ce, La, Ne e Pr, gerando uma película protetora contra corrosão28,29,30. Dos elementos de terras raras, o cério e o samário são os mais comumente estudados como inibidores de corrosão devido à sua abundância e eficiência31,32. O samário é um elemento de terras raras capaz de formar filmes finos compostos de samário para proteger os metais contra a corrosão32,33. Samário tem sido usado em revestimentos de conversão34,35 e ligas para melhorar a prevenção de corrosão em alumínio36,37, magnésio38,39 e aço40,41. O princípio da proteção contra a corrosão utilizando o samário como inibidor baseia-se na formação de óxidos e hidróxidos insolúveis que bloqueiam os sítios catódicos, o que retarda a taxa de corrosão42.