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Title: Estudo das variáveis PH e densidade de corrente na obtenção da liga ternária Zn-Fe-Ni por eletrodeposição.
Other Titles: Study of PH variables and current density in obtaining the alloy ternary Zn-Fe-Ni by electrodeposition.
Estudio de variables de PH y densidad de corriente en la obtención de la aleación Zn-Fe-Ni ternario por electrodeposición.
???metadata.dc.creator???: MACEDO, Fernando Emanuel de Souza.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: FREITAS, Juliano Carlo Rufino de.
???metadata.dc.contributor.advisor-co1???: SANTANA, Renato Alexandre Costa de.
???metadata.dc.contributor.referee1???: SANTOS, José Carlos Oliveira.
???metadata.dc.contributor.referee2???: BARROS, Joana Maria de Farias.
Keywords: Eletrodeposição;Variáveis PH;Liga térnária Zn-Fe-Ni;Planejamento fatorial;Electroplating;PH variables;Zn-Fe-Ni ternary alloy;Factorial design;Galvanoplastia;Variables de pH;Aleación ternaria Zn-Fe-Ni;Diseño factorial
Issue Date: 9-Feb-2023
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: MACEDO, Fernando Emanuel de Souza. Estudo das variáveis PH e densidade de corrente na obtenção da liga ternária Zn-Fe-Ni por eletrodeposição. 2023. 47 fl. (Trabalho de Conclusão de Curso – Monografia), Curso de Licenciatura em Química, Centro de Educação e Saúde, Universidade Federal de Campina Grande, Cuité – Paraíba – Brasil, 2023.
???metadata.dc.description.resumo???: A eletrodeposição é uma técnica de bastante eficiência na obtenção de revestimentos metálicos, possui baixo custo e ótima reprodutibilidade, uma vez que é possível controlar diversos parâmetros como, por exemplo, pH, densidade de corrente, temperatura, grau de agitação e composição química do eletrólito. Diante desses vários parâmetros, o emprego do planejamento fatorial é fundamental, devido permitir a análise de variáveis de forma rápida e simples a partir de um modelo matemático, além de observar o comportamento do experimento dentro das variáveis definidas aliada a técnica da metodologia da superfície de resposta. Cabe ressaltar que os elementos químicos Zn, Ni e Fe já são amplamente utilizados em revestimentos metálicos e ligas binárias. As ligas de Zn-Metal podem apresentar um fenômeno chamado co-deposição anômala, em que o zinco se deposita preferencialmente em relação a metais mais nobres. Neste trabalho, utilizou-se um planejamento fatorial 22 mais dois pontos centrais para avaliar os fatores pH e densidade de corrente nos revestimentos obtidos. Os revestimentos apresentaram grandes variações em relação a composição química, nos níveis mais baixos de pH (2) e densidade de corrente (10mA/cm2), foi observado um maior percentual de depósito de Zn, como também as maiores eficiências de corrente, cerca de 38%, nos níveis superiores de pH (7) e densidade de corrente (60mA/cm2), foi observado maior depósito de Ni e Fe que inibiram a deposição do Zn, nesses pontos a eficiência de corrente foi a mais baixa chegando a 15%. A morfologia de superfície e os mapas de espectroscopia por energia dispersiva mostraram revestimentos com características únicas contendo trincas e nódulos que tendem a se repetir. De acordo com os difratogramas de Raio-X os experimentos apresentaram fases nobres Ȗ Ni2Zn11 e Fe3Ni2 como também fases de baixa nobreza (fase do Zn). Para os teste de corrosão em meio salino (NaCl 3,5%), os experimentos 4 e 5 foram o melhor e pior, respectivamente, o experimento 4 obtido a pH 7 e densidade de corrente de 60mA/cm2 teve a maior resistência a polarização de 46,01 KΩ.cm2, e uma das menores densidades de corrente de corrosão 1,ββx10- 3mA/cm2, justificado pela presença exclusiva das fases mais nobres Ȗ Ni2Zn11 e Fe3Ni2, diferentemente do experimento 5 que obteve a menor resistência a polarização β,11 KΩ .cm e a maior densidade de corrente de corrosão, 3,42x10-3mA/cm2, devido à baixa presença da fase nobre Ȗ Ni2Zn11 e a presença da fase Zn considerada de baixa nobreza.
Abstract: Electrodeposition is a very efficient technique for obtaining metallic coatings, it has a low cost and excellent reproducibility, since it is possible to control several parameters such as, for example, pH, current density, temperature, degree of agitation and chemical composition of the electrolyte. In view of these various parameters, the use of factorial planning is fundamental, as it allows the analysis of variables in a quick and simple way from a mathematical model, in addition to observing the behavior of the experiment within the defined variables combined with the technique of the methodology of the surface of answer. It should be noted that the chemical elements Zn, Ni and Fe are already widely used in metallic coatings and binary alloys. Zn-Metal alloys can present a phenomenon called anomalous co-deposition, in which zinc deposits preferentially in relation to more noble metals. In this work, a 22 factorial design plus two central points was used to evaluate the pH and current density factors in the obtained coatings. The coatings showed great variations in relation to the chemical composition, at the lowest levels of pH (2) and current density (10mA/cm2), a higher percentage of Zn deposit was observed, as well as the highest current efficiencies, about 38%, at the highest levels of pH (7) and current density (60mA/cm2), a greater deposit of Ni and Fe was observed, which inhibited the deposition of Zn, at these points the current efficiency was the lowest, reaching 15%. Surface morphology and energy dispersive spectroscopy maps showed coatings with unique features containing cracks and nodules that tend to repeat. According to the X-ray diffractograms, the experiments showed noble phases Ȗ Ni2Zn11 and Fe3Ni2 as well as phases of low nobleness (Zn phase). For the corrosion tests in saline solution (NaCl 3.5%), experiments 4 and 5 were the best and worst, respectively, experiment 4 obtained at pH 7 and current density of 60mA/cm2 had the highest resistance to polarization of 46.01 KΩ.cm2, and one of the lowest corrosion current densities 1.22 x10-3 mA/cm2, justified by the exclusive presence of the noblest phases Ȗ Ni2Zn11 and Fe3Ni2, unlike experiment 5 which obtained the lowest resistance to polarization β.11 KΩ .cm and the highest corrosion current density, 3.42x10-3 mA/cm2, due to the low presence of the noble phase Ȗ Ni2Zn11 and the presence of the Zn phase considered of low nobility.
???metadata.dc.description.resumen???: La electrodeposición es una técnica muy eficiente para la obtención de recubrimientos metálicos, bajo costo y excelente reproducibilidad, ya que es posible controlar varios parámetros tales como pH, densidad de corriente, temperatura, grado de agitación y composición química del electrolito. Dados estos diversos parámetros, el uso de la planificación factorial es fundamental, porque permite el análisis de variables de forma rápida y sencilla a partir de de un modelo matemático, además de observar el comportamiento del experimento dentro del variables definidas combinadas con la técnica de la metodología de superficie de respuesta. se debe notar que los elementos químicos Zn, Ni y Fe ya se utilizan ampliamente en recubrimientos metálicos y leguas binarias. Las aleaciones Zn-Metal pueden presentar un fenómeno llamado codeposición anómalo, en el que el zinc se deposita preferentemente en relación con los metales más nobles. En esto trabajo, se utilizó un diseño factorial 22 más dos puntos centrales para evaluar la Factores de pH y densidad de corriente en los recubrimientos obtenidos. Los recubrimientos mostraron grandes variaciones en relación con la composición química, a niveles más bajos de pH (2) y densidad de corriente (10mA/cm2), se observó un mayor porcentaje de depósito de Zn, también las eficiencias de corriente más altas, alrededor del 38%, a niveles de pH más altos (7) y densidad de corriente (60mA/cm2), se observó un mayor depósito de Ni y Fe, que inhibía la deposición de Zn, en estos puntos la eficiencia actual fue la más baja, alcanzando el 15%. A La morfología superficial y los mapas de espectroscopia de dispersión de energía mostraron Recubrimientos con características únicas que contienen grietas y nódulos que tienden a repetirse. Según los difractogramas de rayos X, los experimentos presentaron fases nobles - Ni2Zn11 y Fe3Ni2 así como fases de baja nobleza (fase Zn). Para pruebas de corrosión en medio salino (NaCl 3.5%), los experimentos 4 y 5 fueron los mejores y peores, respectivamente, los experimento 4 obtenido a pH 7 y densidad de corriente de 60mA/cm2 tuvo la mayor resistencia a polarización de 46,01 KΩ.cm2, y una de las densidades de corriente de corrosión más bajas 1,ββx10- 3mA/cm2, justificado por la presencia exclusiva de las fases más nobles - Ni2Zn11 y Fe3Ni2, a diferencia del experimento 5 que obtuvo la menor resistencia a la polarización β,11 KΩ .cm y la densidad de corriente de corrosión más alta, 3.42x10-3mA/cm2, debido a la baja.
Keywords: Eletrodeposição
Variáveis PH
Liga térnária Zn-Fe-Ni
Planejamento fatorial
Electroplating
PH variables
Zn-Fe-Ni ternary alloy
Factorial design
Galvanoplastia
Variables de pH
Aleación ternaria Zn-Fe-Ni
Diseño factorial
???metadata.dc.subject.cnpq???: Química
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/29362
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