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Tipo do documento: Dissertação
Título: Caracterização eletroquímica de ligas amorfas e cristalinas dos sistemas metálicos Ni-Nb e Ni-Nb-B
Título(s) alternativo(s): Electrochemical characterization of amorphous and crystalline alloys of Ni-Nb and Ni-Nb-B metallic systems
Autor: Costa, Emandro Vieira da 
Primeiro orientador: Bastos, Ivan Napoleão
Primeiro coorientador: Aliaga, Luis César Rodríguez
Primeiro membro da banca: Tavares, Sérgio Souto Maior
Segundo membro da banca: Tedesco, Julio Cesar Guimarães
Terceiro membro da banca: Oliveira, Verona Biancardi
Resumo: As ligas a base níquel são utilizadas em diversas aplicações industriais devido à sua excelente resistência à corrosão. A maior parte destas ligas são, atualmente, processadas com estrutura cristalina. As ligas metálicas amorfas apresentam, de maneira geral, maior resistência à corrosão, que suas correspondentes cristalinas, o que torna importante o estudo de ligas metálicas amorfas a base de níquel. Neste trabalho, ligas metálicas de composições Ni62Nb38, Ni59,24Nb37,76B3,00 e Ni58,1Nb38,9B3,0, com estruturas cristalinas e amorfas produzidas por fusão a arco e melt-spinning foram estudadas por técnicas eletroquímicas para avaliação da corrosão. Os metais vítreos foram analisados por DRX e DSC para comprovar a natureza amorfa. Imagens de microscopia ótica e força atômica revelaram a presença de intermetálicos na estrutura das ligas cristalinas. Todas as ligas foram caracterizadas por meio de técnicas eletroquímicas em 3,5% m/v NaCl nas temperaturas de 25 e 45 ºC. Os dados de espectroscopia de impedância eletroquímica e das curvas de polarização revelaram a superioridade das ligas amorfas em relação às cristalinas, para uma mesma composição química. Os valores de densidade de corrente de passivação foram menores nos metais vítreos. A resistência de polarização da liga amorfa atingiu 20 vezes a de sua correspondente cristalina. Ambas as estruturas apresentaram redução da resistência à corrosão com o aumento da temperatura. Nas ligas amorfas, a presença de boro tornou as amostras mais resistentes à corrosão em ambas as temperaturas. Além disso, o maior percentual de nióbio, dentre as composições ternárias, também melhorou as propriedades em relação à corrosão. Nas ligas cristalinas, a presença de boro tornou as amostras menos resistentes à corrosão na temperatura de 25 ºC. Entretanto, este elemento propiciou às ligas ternárias maior resistência à temperatura de 45 ºC. Por fim, dados da técnica de Mott-Schottky revelaram que os filmes passivos formados em todas as ligas apresentaram comportamento de semicondutor do tipo n para uma ampla faixa de potenciais. Entretanto, em potenciais mais elevados, ocorreu uma mudança da natureza dos doadores de carga majoritários, de maneira que os filmes passaram a se comportar como semicondutores do tipo p. Utilizando a faixa de potenciais na qual o óxido de comportou como semicondutor do tipo n, foi possível estimar a quantidade de doadores de carga majoritários nos filmes. Estes valores foram da ordem de 10²0 cm-³. No substratos amorfos, a concentração destes defeitos foi um pouco maior que nas ligas cristalinas. Além disso, o aumento da temperatura reduziu a quantidade de doadores de cargas nos filmes passivos de todas as amostras.
Abstract: Nickel based alloys are used in many industrial applications because of their excellent corrosion resistance. Most of these alloys are currently processed with crystalline structure. Amorphous metallic alloys generally exhibit higher corrosion resistance than their crystalline counterparts, which makes the study of amorphous metallic alloys based on nickel important. In this work, amorphous alloys of Ni62Nb38, Ni59.24Nb37.76B3.00 and Ni58.1Nb38.9B3.0 compositions, with crystalline and amorphous structures, produced by arc melting and melt spinning techniques were studied in corrosion tenting. The vitreous metals were analyzed by X-ray diffraction and differential scanning calorimetry to prove their amorphous nature. Images of optical and atomic force microscopy revealed the presence of intermetallic in the microstructure of the crystalline alloys. All the alloys were characterized by electrochemical techniques in 3.5% m/v NaCl at temperatures of 25 and 45 °C. The electrochemical impedance spectroscopy and polarization curves data revealed the superiority of the amorphous alloys compared to the crystalline ones for the same chemical composition. Passivation current density values were lower in the vitreous metals. The polarization resistance of the amorphous alloy reaches 20 times that of its corresponding crystalline. Both structures showed a reduction in corrosion resistance with increasing temperature. In the amorphous alloys, the presence of boron provided the samples higher resistant to corrosion at both temperatures. In addition, the higher percentage of niobium, among ternary compositions, also improved properties in relation to corrosion. In the crystalline alloys, the presence of boron made the samples less resistant to corrosion at 25 ºC. However, this element allowed the ternary alloys greater resistance to the thermal effect, improving their properties at 45 ºC. Finally, from the Mott-Schottky analysis revealed that the passive films formed in all the alloys exhibited n-type semiconductor behavior for a wide range of potentials. On the other hand, in higher potentials, there was a change in the nature of the major charge donors, so that the films started to behave like p-type semiconductors. Using the range of potentials in which the oxide behaved as n-type semiconductor, it was possible to estimate the number of major charge donors in the films. These values showed a magnitude of 10²0 cm-³. In the amorphous alloys, the concentration of these defects was slightly higher than in the crystalline ones. In addition, increasing the temperature reduced the amount of charge donors in the passive films of all samples.
Palavras-chave: Ni-Nb Amorphous alloys
Potentiodynamic polarization
Electrochemical Impedance Spectroscopy
Motty-Schottky
Ligas amorfas de Ni-Nb
Polarização potenciodinâmica
Espectroscopia de Impedância eletroquímica
Motty-Schottky
Materiais resistentes à corrosão
Niquel Corrosão
Ligas de metais de transição
Metais Corrosão
Resistencia de materiais
Área(s) do CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Idioma: por
País: BR
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto Politécnico
Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais (IPRJ)
Citação: COSTA, Emandro Vieira da. Caracterização eletroquímica de ligas amorfas e cristalinas dos sistemas metálicos Ni-Nb e Ni-Nb-B. 2017. 97 f. Dissertação (Mestrado em Materiais não-metálicos; Física e mecânica dos materiais) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Nova Friburgo, 2017.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/8032
Data de defesa: 15-Fev-2017
Aparece nas coleções:Mestrado em Ciência e Tecnologia de Materiais (IPRJ)

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