Comportamento de corrosão e microestrutura do Al

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 12855 (2023) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

O presente estudo explora a preparação da liga Al-10%Zn pelo processo de fundição. Nano CuO foi preparado pelo método de co-precipitação. O efeito da adição de nanoestrutura de (1% em peso de CuO) à liga Al-10Zn foi estudado os efeitos da corrosão no estado fundido e com diferentes temperaturas de envelhecimento (423, 443 e 463 K) por 2 h em solução aquosa de NaCl a 3,5% após homogeneização. por 2 horas a 500 K em temperatura ambiente. Medições eletroquímicas (OCP, Tafel e EIS) foram realizadas para determinar a taxa de corrosão (CR) e a densidade da corrente de corrosão (Icorr.) para descobrir o comportamento da corrosão. Além disso, microestruturas de Al – 10Zn e Al – 10Zn – 1CuO foram observadas usando microscópio eletrônico de varredura, mapeamento EDX e microscópio óptico para investigar o efeito da adição de nanopartículas antes e depois do envelhecimento e do teste de corrosão. O tamanho médio do cristal e a densidade de discordância foram calculados a partir do padrão XRD. Os resultados mostram que a adição apropriada de nanopartículas de CuO pode refinar a liga Al –10Zn e mudar a liga Al –10Zn para uma direção mais nobre.

O alumínio (Al) e suas ligas têm sido recentemente empregados extensivamente em aplicações de engenharia moderna devido à sua alta resistência e leveza1,2. Além disso, sua dureza, baixo desgaste e resistência química limitam seu uso em diversas aplicações automotivas, de construção e aeroespaciais3,4,5,6. O Al puro tem características mecânicas fracas em aplicações de engenharia, enquanto a liga e o tratamento térmico podem melhorá-lo. As ligas de Al adequadas devem ser escolhidas para as aplicações necessárias, considerando sua rigidez específica, condutividade térmica, baixa densidade, resistência, conformabilidade, soldabilidade, trabalhabilidade, ductilidade, desgaste e resistência à corrosão7.

Há cada vez mais aplicações para ligas fundidas feitas a partir de matrizes à base de Al e Zinco (Zn), e sua produção está aumentando globalmente8.

O objetivo principal da concentração nas ligas Al-Zn é que a adição de Zn causa agregação de valor, melhora a homogeneidade da matriz e melhora as propriedades das ligas de Al9. O Zn possui alta solubilidade na matriz de Al; a adição de Zn causa uma baixa distorção da rede, que quase não tem impacto na conformabilidade da liga . As ligas de Al-Zn possuem alta resistência, ductilidade, tratabilidade térmica, excelente trabalhabilidade/formabilidade a quente e boas propriedades de soldagem11,12. As ligas de Al-Zn também têm um impacto considerável em sua microestrutura, sendo uma liga industrial de granulação fina usada para criar estruturas de alta resistência à prova de corrosão (verificação) para aeronaves, navios e edifícios de veículos . Portanto, é necessário apoiar constantemente a matriz de Al com cerâmicas reforçadas com nanopartículas cerâmicas adequadas, como CuO, TiO2, SiC, SiO2, B4C e Al2O3 14,15. São considerados a melhor opção para o Al como metal base da matriz, pois conferem alta resistência e resistência ao desgaste e à corrosão16. As partículas cerâmicas desempenham um papel no aumento da resistência mecânica, agindo como um local de nucleação para solidificação, permitindo que o tamanho do grão seja mais fino. A função dos elementos de liga é formar uma solução sólida de liga de Al, o que causa refinamento do tamanho do grão. Ao mesmo tempo, o papel dos elementos de liga é desenvolver uma solução sólida de liga de Al que provoque o refinamento do tamanho do grão. Existem diferentes formas de fabricar nanocompósitos de ligas de Al, como o Stir Casting, que atua principalmente na fabricação dos compósitos, pois produz compósitos com distribuição uniforme de reforços6,17,18,19.

CuO é uma das melhores opções para nanocompósito de matriz de Al porque apresenta muitas vantagens; A adição de CuO no material da matriz de Al melhora a resistência à corrosão, estabilidade, rigidez em aplicações estruturais, especialmente para engenharia aeroespacial e automobilística, e propriedades térmicas . CuO foi escolhido neste estudo por vários motivos, incluindo; comercialmente, partículas de CuO foram utilizadas para criar compósitos à base de Al devido às suas propriedades mecânicas e físicas superiores . Baixo custo e amplamente disponível. CuO tem recebido muita atenção de pesquisas devido aos seus muitos usos valiosos em equipamentos elétricos, incluindo células solares, superfícies altamente hidrofóbicas e sensores de detecção de gás22. A adição de Cu diminui o ponto de fusão e pode causar a criação da fase Al2Cu, que aumenta a resistência à tração da matriz de Al . O óxido de nanocobre reduz efetivamente o atrito e evita o desgaste das peças de máquinas devido à sua dureza23. As fases de Al e CuO têm estruturas e tensões diferentes, o que torna vantajosa a adição de nanopartículas de CuO à matriz de Al. No ponto onde a matriz de Al e as partículas de reforço de CuO se encontram, isso cria deslocamento. A resistência da matriz de Al, que está ligada às discordâncias estáticas geradas durante o processo de endurecimento (envelhecimento), é aumentada devido ao aumento da área superficial das discordâncias criadas e ao aumento do refinamento do grão, o que melhora a resistência à corrosão .