Caracterização dos revestimentos compósitos quitosana-tungstênio e quitosana-molibdênio obtidos por deposição eletroforética

Autor: Oliveira, José Anderson Machado
Přispěvatelé: Campos, Ana Regina Nascimento, Pereira, Márcia Rodrigues, Castro, Pollyana Souza, Santana, Renato Alexandre Costa de, Wanderley Neto, Alcides de Oliveira, Fonseca, José Luís Cardozo
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFRN
Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
instacron:UFRN
Popis: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES A quitosana é um polissacarídeo de origem natural derivado da quitina. Possui propriedades biocompatíveis, antibacteriana, biodegradável, baixa toxicidade e excelente capacidade de formação de filme. Portanto, materiais ou revestimentos compósitos à base de quitosana podem ser aplicados em diferentes setores tecnológicos e industriais como, por exemplo, na indústria alimentícia, de cosméticos, têxtil, em biomedicina e na agricultura. Devido às suas propriedades mecânicas e de resistência à corrosão, os metais tungstênio e molibdênio e seus compostos podem ser utilizados para produção de materiais com propriedades superiores para aplicações em ambientes de extrema exigência operacional. Dessa forma, baseando-se nas propriedades intrínsecas da quitosana e dos metais tungstênio e molibdênio, dois novos revestimentos compósitos de quitosanatungstênio (Quit-W) e quitosana-molibdênio (Quit-Mo), obtidos pelo processo de deposição eletroforética, foram caracterizados neste trabalho com o objetivo de avaliar sua possível aplicação para proteção do aço carbono 1020 contra corrosão em meio contendo íons cloreto (NaCl). Para definição dos melhores revestimentos, foram avaliados os parâmetros: potencial elétrico, pH das suspensões eletrolíticas e concentração dos reagentes. Os resultados de morfologia (MEV), composição química (EDX), cristalografia (DRX) e espectroscopia na região do infravermelho (IVTF) confirmaram a deposição dos revestimentos compósitos na forma de filmes apresentado diferentes espessuras (na escala micrométrica), impregnados com nanopartículas dos óxidos metálicos (tungstênio ou molibdênio) distribuídas de forma homogênea na matriz de quitosana e apresentando características morfológicas e microestruturais dependentes das condições experimentais utilizadas no processo de deposição. Os resultados de resistência à corrosão, obtidos por Polarização Potenciodinâmica (PP) e Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE) mostraram que os revestimentos compósitos melhoraram a resistência à corrosão do aço 1020 exposto em meio corrosivo de NaCl (3,5 %). O revestimento compósito de Quit-W obtido nas condições operacionais de 10 V, pH 5,5 e 10 min de deposição apresentou uma densidade de corrente de corrosão (icorr) de 4,0 ± 0,2 µA/cm². Já o revestimento compósito de Quit-Mo obtido nas condições de 5 V, pH 5,5 e 10 min de deposição apresentou um icorr de 1,4 ± 0,3 µA/cm². Dessa forma, o aço 1020 revestido com o compósito de quitosana-molibdênio apresentou um melhor desempenho anticorrosivo em comparação ao aço revestido com o compósito de quitosana-tungstênio. Portanto, os resultados aqui apresentados comprovam a obtenção de uma nova classe de materiais compósitos à base de quitosana com potencial aplicação para proteção de estruturas metálicas contra corrosão. Chitosan is a naturally-occurring polysaccharide derived from chitin. It has biocompatible, antibacterial, and biodegradable properties, low toxicity, and excellent film formation capacity. Therefore, chitosan-based composite materials or coatings can be applied in different technological and industrial sectors, such as in the food, cosmetics, textile, biomedicine, and agriculture industries. Due to their mechanical properties and corrosion resistance, tungsten, molybdenum and their compounds can be used to produce materials with superior properties for applications in environments with extreme operational requirements. Thus, based on the intrinsic properties of chitosan, tungsten and molybdenum, two new composite coatings of chitosan-tungsten (Chit-W) and chitosan-molybdenum (Chit-Mo), obtained by the electrophoretic deposition process, were characterized in this work to evaluate its possible application for protection of 1020 carbon steel against corrosion in a medium containing chloride ions (NaCl). To define the best coatings, the evaluated parameters were: electric field, pH of the electrolyte suspensions, and concentration of reagents. The results of morphology (SEM), chemical composition (EDS), crystallography (XRD), and spectroscopy in the infrared region (FT-IR) confirmed the deposition of composite coatings in the form of films presenting different thicknesses (on the micrometric scale), impregnated with nanoparticles of metal oxides (tungsten or molybdenum) homogeneously distributed in the chitosan matrix and presenting morphological and microstructural characteristics depending on the experimental conditions used in the deposition process. The results of corrosion resistance obtained by Potentiodynamic Polarization (PP) and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) showed that the composite coatings improved the corrosion resistance of 1020 steel exposed in corrosive NaCl medium (3.5 %). The Chit-W composite coating obtained under the operating conditions of 10 V, pH 5.5, and 10 min of deposition showed a corrosion current density (icorr) of 4.0 ± 0.2 µA/cm². The Chit-Mo composite coating obtained in the conditions of 5 V, pH 5.5 and 10 min of deposition presented an icorr of 1.4 ± 0.3 µA/cm². Thus, 1020 steel coated with the chitosan-molybdenum composite showed a better anticorrosive performance compared to steel coated with the chitosan-tungsten composite. Therefore, the results presented here prove the achievement of a new class of chitosan-based composite materials with potential application for protection of metallic structures against corrosion.
Databáze: OpenAIRE
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