Zn-Ni anticorrosive coatings obtained from an industrial waste

Orientador: Ambrósio Florêncio de Almeida NetoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuímicaResumo: Na indústria química, uma alternativa comum para proteger materiais contra a corrosão é usar ligas metálicas como revestimento de sacrifício. Um dos materiais utilizados com esse fim são as ligas de Zn-Ni pois apresentam a excepcional resistência à corrosão de revestimentos tradicionais, como ligas de cádmio e cromo, mas são menos tóxicas e de menor custo. Dessa forma, o objetivo geral deste trabalho é sintetizar essas ligas de Zn-Ni usando eletrodeposição a partir de um efluente industrial e com isso avaliar como parâmetros operacionais (densidade de corrente elétrica, concentração inicial de zinco e de níquel e rotação catódica) influenciam a morfologia, cristalinidade, propriedades anticorrosivas dos materiais e eficiência de eletrodeposição. Para isso, foram realizados ensaios de eletrodeposição seguindo planejamentos experimentais em sistema de banho eletrolítico variando a densidade de corrente elétrica, rotação catódica, concentração inicial de zinco e de níquel no banho. As ligas de Zn-Ni obtidas foram caracterizadas por Difração de Raios X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) com Análise Química por Energia Dispersiva de Raios X (EDX) com o intuito de investigar a estrutura morfológica dos materiais obtidos. Com o intuito de avaliar as características anticorrosivas das ligas foram realizados testes de Tafel, de resistência à polarização linear e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS). Estes ensaios foram feitos em solução aquosa de NaCl 3,5% (m/v), que corresponde aproximadamente à concentração salina da água do mar, visando a aplicação dos materiais em meio marinho. Ao passo que aumentar a concentração de zinco aumenta a eficiência de deposição, o aumento da densidade de corrente tem efeito oposto. Foram obtidas eficiências de até 57%. Além disso, dependendo da concentração inicial de zinco no banho, foram obtidas ligas com 2 e 5% de composição mássica de níquel. Em relação à morfologia, aquelas com 2% de níquel apresentaram grãos finos e uniformidade, ao passo que as com 5% de níquel possuem maior heterogeneidade estrutural e porosidade, bem como grãos maiores. Pelos testes de corrosão, aquelas com 2% de níquel apresentam maior resistência anticorrosiva em relação aquelas com 5% de níquel, atingindo resistência à polarização de até 991 ?.cm². A remoção de níquel do efluente é maior para maiores agitações catódicas e menores concentrações de íons na solução, sendo que a maior remoção obtida foi de 30%Abstract: In chemical industries, a common alternative to protect materials against corrosion is to use metallic alloys as sacrificial coatings. One of the used coatings are the Zn-Ni alloys because they have the great corrosion resistance of traditional coatings, like cadmium and chromium alloys, but are less toxic and less expensive. Therefore, the general goal of this study is to synthesize Zn-Ni alloys using electrodeposition from an industrial effluent and then evaluate how operational parameters (electric current density, initial zinc and nickel concentration in the bath and cathodic rotation) influence the morphology, crystallinity, anticorrosive properties and electrodeposition efficiency. In order to do so electrodeposition tests were performed according to experimental plannings in an electrolytic bath varying the electric current density, cathodic rotation and initial zinc and nickel concentration. The obtained Zn-Ni alloys were characterized using X-ray Diffraction (XRD) and Scanning Electronic Microscopy (SEM) with Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) in order to investigate the morphologic structure of the obtained samples. Aiming to evaluate the alloys anticorrosive characteristics, Tafel tests were performed along with linear polarization resistance tests and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). These tests were performed in a NaCl 3.5% (m/v) aqueous solution, which matches the salts concentration in sea water, aiming to apply these alloys in this medium. While the zinc concentration increase enhances the deposition efficiency, the current density increase reduces it. The highest electrodeposition obtained was about 57%. Besides, depending on the initial zinc concentration in the bath, alloys with 2 and 5% nickel massic composition were obtained. The 2% nickel alloys are denser and present smaller grains and more homogeneity in comparison to the 5% nickel alloys. The 2% nickel alloys also present higher anticorrosion resistance in comparison to the 5% nickel alloys, reaching polarization resistance up to 991 ?.cm². The effluent nickel removal is higher for higher cathodic rotation and lower ions concentration in the solution. The highest obtained nickel removal was 30%MestradoEngenharia QuímicaMestre em Engenharia Química88882.329668/2019-01CAPE