Corrosão e Protecção de Materiais

Novas formas para a protecção de metais: Modificação de superfícies com filmes orgânicos ultra-finos

A utilização de polímeros electronicamente condutores no desenvolvimento de uma nova classe de revestimentos para protecção à corrosão metálica tem sido objecto de intensa investigação. Neste trabalho analisam-se os requisitos e metodologias para obter com sucesso filmes poliméricos em diferentes metais reactivos e ilustra-se o seu desempenho em meio corrosivo, incluindo resultados da nossa própria investigação. Apresenta-se uma breve revisão do uso de monocamadas auto-montadas como inibidoras da corrosão e promotoras da adesão dos filmes de polímeros electronicamente condutores. Descreve-se a concepção de revestimentos compósitos em que as moléculas constituintes daquelas camadas ultra-finas incluem como grupo reactivo terminal o mesmo monómero que o polímero a depositar e reportam-se as propriedades destes sistemas envolvendo pirrole.

The use of electronic conducting polymers in the development of a new class of coatings for the protection of metallic corrosion has been extensively investigated. In this work, the requirements and methodologies to obtain successful polymeric films onto different reactive metals are analysed. The performance of the modified surfaces in corrosive medium is also illustrated, including results from our own research. A brief summary of the employment of self-assembled monolayers for corrosion protection purposes and as adhesion promoters of electronic conducting polymer films is presented. The construction of composite coatings, where the molecules forming the ultra-thin layer bear as terminal reactive group the same monomer as the deposited polymer is discussed, and the properties of these systems involving pyrrole are also reported.

Uso de polímeros condutores na protecção catódica em estruturas de aço

O objectivo do presente estudo é o desenvolvimento de um primário de protecção catódica com menor conteúdo em zinco e assim com menor custo, recorrendo a resinas condutoras eléctricas. Para tal, usou-se uma resina com base numa polianilina na sua forma condutora (Emeraldine salt Long chain, grafted to Lignin) na formulação dum primário epóxido de alto conteúdo em zinco (primário com 93 % (p/p) de zinco metálico na película seca - nível I) conforme especificado na SSPC (Steel Structures Paint Council) Paint Specification No. 20.). Foi produzida uma formulação com menos 20 % (p/p) de zinco relativamente à formulação original, incorporando-se 3 % (p/p) de polianilina. A caracterização dos primários em termos de propriedades anticorrosivas foi realizada recorrendo a duas técnicas distintas: (i) ensaios de exposição em nevoeiro salino e (ii) um método recente baseado na técnica de espectroscopia de impedância electroquímica (EIS), método AC-DC-AC. Este último permitiu avaliar correctamente e de uma forma expedita (menos de 24 h) as propriedades anticorrosivas dos revestimentos em comparação com a técnica de nevoeiro salino. Os resultados obtidos pelas duas técnicas foram concordantes. Os resultados obtidos indicam ainda que a formulação do primário com a incorporação da polianilina apresenta um desempenho ligeiramente superior ao de referência, em termos de propriedades anticorrosivas.

The objective of this study is the development of an anticorrosive primer with less zinc content. Partial substitution of zinc by electrical conductive resins should rend the process more cost effective. In the present work, a standard epoxy coating with a high zinc content (93 wt. % as specified in the Steel Structures Paint Council), was used as a starting formulation in which part of the zinc was replaced by a resin based polyaniline (Emeraldine salt Long chain, grafted to Lignin). This new formulation was produced with less 20 wt. % of zinc regarding the standard formulation, and the addition of 3 wt. % of polyaniline. The coating characterization, concerning the anticorrosive properties, was performed using two distinct techniques: (i) salt fog spray test and (ii) a new technique based on electrochemical impedance spectroscopy (EIS), the so-called AC-DC-AC method. This technique proved to be accurate and much faster (in less 24 hours) than salt fog spray tests; similar results were obtained for the two methods. Based on the results, it was observed that coatings with polyaniline perform slightly better in terms of corrosion protection of steel structures than the standard zinc based formulations.

Influência do passo de activação da deposição por plasma nas propriedades barreira de coil coating

Várias propriedades de superfície dos revestimentos orgânicos, como sejam a resistência ao risco e à abrasão, brilho, natureza superficial hidrofílica ou hidrófoba e facilidade de limpeza, entre outras, podem ser modificadas por deposição de filmes finos através da polimerização por plasma. Contudo, tais propriedades são conseguidas à custa da diminuição das propriedades de protecção do revestimento, pois este é degradado pelas condições de polimerização. Estudos anteriores demonstraram que a degradação ocorre essencialmente durante o passo de activação da polimerização por plasma. Como este passo é responsável pela limpeza da superfície e pela melhoria da aderência entre as camadas, um ponto de compromisso deve ser encontrado, de modo a minimizar a sua influência negativa nas propriedades de protecção por barreira do revestimento, sem comprometer a sua utilização. O presente trabalho procura clarificar o mecanismo de degradação ocorrido durante a etapa de activação. Assim, seguiu-se um procedimento onde vários reactores, gases de activação (árgon, ar e oxigénio) e duração da etapa, foram usados com o intuito de verificar a modificação da superfície de amostras de coil coating recorrendo para isso a testes de imersão, ensaios de impedância electroquímica e análise de superfície. Verificou-se uma dependência clara entre as propriedades de protecção por barreira da coil coating com o tipo de reactor, gás usado e tempo de activação. Um dos gases que maior influência tem, é o oxigénio. O efeito pode ser explicado pela formação de oxigénio atómico durante o processo, que conduz à formação de ligações carbonilo, sendo a degradação maior quando maior for o tempo de activação

Surface properties of organic coatings, like scratch and abrasion resistance, gloss, hydrophilic and hydrophobic nature and easiness to clean, among others, can be modified by deposition of thin films using plasma polymerization processes. The properties are obtained with expense of the corrosion protection properties of the coating, since degradation is induced by the plasma polymerization conditions. Previous studies showed that the degradation occurs mainly during the activation step of the plasma polymerization process. The activation step is used to clean the surface and to enhance the adhesion between the two layers so it is necessary to create a point of compromise where the minimal influence to the barrier properties is achieved without impairing the plasma polymer film long term resistance. The present work aims the clarification of the degradation mechanism of the coil coating during the plasma activation processes. Different plasma reactors, working gases (argon, oxygen and air) and time of exposition activation step were studied. Samples degradation was monitored by electrochemical impedance spectroscopy and surface analysis. Clear dependence between the activation gas used and time of activation with reduced barrier properties was encountered. One of the major influences is observed when oxygen is used. This is explained by the formation of atomic oxygen during the plasma treatment that leads to the formation of carbonyl groups, showing higher degradation for longer activation periods.