Desenvolvimento de eletrodos revestidos com materiais 2D de óxido de grafeno para soldagem e revestimento

Abstract

O isolamento experimental do grafeno em 2004 foi um ponto de partida para o desenvolvimento de diversas pesquisas tratando deste material e seus derivados. Dentre as propostas de aplicação do grafeno, se encontrava a aplicação como reforço em materiais compósitos. A formulação de compósitos de matriz metálica com reforço de grafeno inspirou o desenvolvimento de pesquisas sobre adição de grafeno em eletrodos consumíveis para soldagem, as quais começaram a ser publicadas em 2014. De 2014 ao presente poucos trabalhos de aplicação de grafeno e derivados tratavam da soldagem de aços. Neste contexto, o presente trabalho se propôs a desenvolver eletrodos revestidos com aplicação de óxido de grafeno para soldagem e avaliar seu efeito na microestrutura, propriedades mecânicas e resistência à corrosão das juntas soldadas. Óxido de grafeno foi sintetizado pelo método de Hummers e Offeman e aplicado em eletrodos E6013 comerciais por imersão em solução de 5,5 g/L do óxido em álcool etílico. Ensaios de difração de raios-X confirmaram a eficácia da síntese de óxido de grafeno e indicaram que o produto de síntese continha número médio de camadas de aproximadamente 14. Corpos de provas soldados e cordões depositados sobre chapa foram realizados. A adição de óxido de grafeno causou alteração no comportamento do arco durante a soldagem, evidenciada pela maior formação de respingos. A análise microestrutural indicou que a solda com adição de grafeno, se comparada com a solda do eletrodo convencional, apresentou ligeiro aumento na formação de microconstituintes que demandam taxa de resfriamento mais rápida, como ferrita de contorno de grão. O menor grau de refinamento da microestrutura da zona termicamente afetada da solda com adição de grafeno resultou em redução da microdureza na vizinhança da solda. As propriedades mecânicas aferidas em ensaio de tração das juntas soldadas foram compatíveis, indicando que a adição de grafeno não desqualifica a padronização E6013 do eletrodo testado. Ensaios de polarização potenciodinâmica indicaram que a adição de óxido de grafeno diminuiu a taxa de corrosão cerca de 30 vezes em relação às juntas obtidas com eletrodo E6013 convencional.