Desenvolvimento de revestimentos super-hidrofóbicos eletrodepositados de níquel sobre liga de alumínio 7050 para melhoria da resistência à corrosão, ao desgaste e à formação de gelo

Abstract

Uma superfície metálica pode apresentar baixa molhabilidade através da formação de uma estrutura rugosa com dimensões micro/nanométricas combinada com um agente redutor de energia de superfície. Quando o ângulo de contato e de deslizamento são ≥ 150° e ≤ 10°, respectivamente, a superfície é classificada como super-hidrofóbica (SHF). Por repelirem fortemente a água, essas superfícies apresentam característica autolimpante e protegem o substrato contra eletrólitos corrosivos, além disso, possuem o potencial de impedir ou mitigar a formação de gelo sobre a parte externa da aeronave, aumentando a segurança do voo e contribuindo também para o aumento da sua eficiência energética. Entre as formas de revestir um material, a eletrodeposição é um método de fabricação de revestimentos versátil, de baixo custo e amplamente utilizado na produção de materiais nanocompósitos. Dentre os vários materiais utilizados na indústria aeroespacial a liga de alumínio aeronáutico AA7050 apresenta grande destaque devido a sua baixa densidade, boas propriedades mecânicas e resistência à corrosão. Apesar disso, o alumínio quando exposto às condições extremas como meios corrosivos e submetidas a solicitações mecânicas intensas, bem como processos de desgaste, podem reduzir o tempo de vida útil das peças. Consequentemente, custos associados com manutenção e reposição de peças aumentam, além de agravar o risco associado a possíveis acidentes. Neste trabalho foram aplicados revestimentos à base de níquel contendo nanotubos de carbono de paredes múltiplas (NTCPM) por eletrodeposição em solução aquosa e alcoólica na liga de alumínio AA7050. Os revestimentos com partículas de NTCPM apresentaram os maiores ângulos de contato de até 158,35° e ângulos de deslizamento de aproximadamente 1°, evidenciando o comportamento super-hidrofóbico. Além disso, os testes de adesão, rolamento e autolimpeza demonstraram eficiência na repelência de água. A partir do teste de resistência à formação de gelo, o revestimento com partículas de NTCPM apresentou melhor desempenho, retardando a formação de gelo em até 720 segundos. As análises por microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva confirmaram a presença de uma estrutura de rugosidade hierárquica semelhante a um couve-flor, também obtida por outros autores, composta pelos elementos Ni, Cl, C e O, que foram os elementos presentes nas moléculas dos banhos eletroquímicos. As análises de DRX e FTIR comprovaram a presença de fases de níquel nos revestimentos, e o grupo funcional carboxilato do agente redutor de energia de superfície utilizado durante o processo de eletrodeposição, respectivamente. Foi realizado um estudo da influência do fenômeno de desgaste na molhabilidade das superfícies e a condição duplamente revestida, com o revestimento contendo NTCPM, apresentando maior durabilidade, preservando a super-hidrofobicidade, sendo cinco vezes mais resistente à abrasão. Os ensaios eletroquímicos de curvas de polarização potenciodinâmica linear apresentaram boas características protetivas do revestimento em algumas das condições analisadas.