Enviado por Fernando Fernandes Pereira
Relatório de Iniciação Científica realizada no ITA em 2003
Bolsista CNPq
Neste trabalho, um filme de carbono amorfo obtido por magnetron sputtering é depositado sobre a liga Ti6Al4V com o objetivo de protege-la da corrosão. Também foram utilizadas as técnicas de espectroscopia Raman e voltametria cíclica em sua caracterização.
Este projeto de pesquisa tem por objetivo o estudo de um revestimento protetor de carbono amorfo para a liga de titânio Ti6Al4V, melhorando suas características superficiais.
A liga de titânio Ti6Al4V é utilizada para muitos fins, entre os quais está a construção de próteses ósseas e dentárias, assim como materiais para uso aeronáutico. Entretanto, quando ocorre oxidação do titânio, origina-se um produto que, por não conservar as mesmas características do material inicial, torna inadequada sua utilização. Os filmes de carbono do tipo diamante ao revestirem este material, aumentam sua durabilidade e seu tempo de vida útil.
3.1. A corrosão
A corrosão pode ser entendida como a degradação de materiais pela ação química ou eletroquímica do meio e está quase sempre associada a esforços mecânicos. é o resultado da tendência dos metais de se converterem em sua forma mais estável.
A maioria deles é encontrada na natureza sob a forma de compostos estáveis como óxidos, sulfetos, silicatos e outras. [01, 02, 03]
Termodinamicamente, uma reação é espontânea quando sua variação de energia livre de Gibbs é negativa; a equação de formação de óxido de ferro III a partir de ferro metálico exemplifica isto.
Trata-se de uma reação que envolve transferência de elétrons do ferro (espécie oxidada) para o oxigênio atmosférico (espécie reduzida), conforme as equações abaixo. [04]
Meias-equaçõesOxidação: Fe = Fe+3 + 3 e-
Redução: O2 + 4 e- = 2 O-2
Global: 4 Fe + 3 O2 = 2 Fe2O3
Dividindo ambos os membros da equação por dois, temos a equação de formação do óxido de ferro III.
Equação: 2 Fe (s) + 3/2 O2 (g) = Fe2O3 (s)
A variação da energia livre de Gibbs pode ser calculada conhecendo-se as energias livres de formação dos produtos e dos reagentes. [04]
G° (Fe) = 0
G° (O2) = 0
G° (Fe2O3) = -741,0 J/K
Cálculo de variação de energia livre para a reação:
ΔG° = ∑G°(produtos) - ∑G°(reagentes) = -741,0 J/K
Durante o processo de extração e refino, é adicionada uma quantidade de energia ao minério para extrair metais nele contidos. Esta mesma energia possibilita o aparecimento de forças capazes de reverter o metal em sua forma primitiva. O produto de corrosão tem propriedades diferentes do material original, pois este, quando corroído, perde suas características essenciais, como resistência mecânica, elasticidade, ductibilidade e etc. [01, 02, 03]
3.2. O titânio
O titânio é um elemento branco-prateado de numero atômico 22 que pertence ao grupo dos elementos de transição da tabela periódica. A sua descoberta ocorreu em 1791 por William Gregor, mas somente três anos mais tarde, o elemento recebeu o nome de titânio, quando Klaproth, químico alemão, passou a chamá-lo assim que, em latim, significa filho da terra. O elemento dissolve alguns outros metais, prata, alumínio, arsênio, cobre, ferro, gálio, urânio, vanádio e zinco, para formar ligas; melhorando significativamente as propriedades químicas do titânio puro.
A liga Ti6Al4V, por possuir propriedades como resistência mecânica, leveza e alta resistência á fadiga, torna adequado o seu uso nos setores naval e aeronáutico. As ligas usadas no setor aeronáutico devem suportar as altas temperaturas dos motores dos aviões. [05, 06, 07]
Depois da Segunda Guerra Mundial, o advento de mísseis e aviões supersônicos fez crescer a procura por materiais com boa resistência á fadiga e também a altas temperaturas. O titânio surgiu como liga 45% mais leve do que o aço, porém mais forte e resistente. [08]
Página seguinte  |
|
|
|
