ELETRODEPOSIÇÃO DE FILMES DE POLIPIRROL EM MEIO ORGÂNICO CONTENDO ÁCIDO FOSFÓRICO. Rua Pedro Vicente, 625, , Canindé, São Paulo

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1 ELETRODEPOSIÇÃO DE FILMES DE POLIPIRROL EM MEIO ORGÂNICO CONTENDO ÁCIDO FOSFÓRICO R. B. Hilario 1*, K. M. Bezerra¹, A. S. Liu 1, L. Y. Cho 2 Rua Pedro Vicente, 625, , Canindé, São Paulo * rodrigobarbosahilario@gmail.com ¹Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP) 2 IP&D Universidade do Vale do Paraíba, São José dos Campos, São Paulo Resumo O Polipirrol (PPy) é um polímero condutor que têm sido investigado para inúmeras aplicações tecnológicas, destacando-se a proteção contra a corrosão. Nessa perspectiva, a presente pesquisa retrata a eletrodeposição por cronoamperometria de filmes de PPy em meio orgânico contendo ácido fosfórico sobre a liga de alumínio Investigou-se a performance do PPy/H 3 PO 4 na proteção do metal variando-se o potencial aplicado durante a deposição eletroquímica. Os resultados de Polarização Potenciodinâmica indicaram significativa proteção do alumínio contra a corrosão quando revestido por filmes de PPy. Além disso, a Morfologia dos filmes analisados por MEV mostraram a formação de filmes muito homogêneos e compactos, que justificam a boa performance contra corrosão. Palavras-chave: Corrosão, Alumínio, Polipirrol, Ácido Fosfórico. 5723

2 INTRODUÇÃO O alumínio é um dos mais versáteis metais utilizados na indústria, devido as suas excelentes propriedades físico-químicas como a baixa massa específica, elevada resistência a corrosão e alta condutibilidade elétrica (1). Entretanto, o alumínio puro apresenta baixa resistência mecânica que leva o setor industrial a adicionar e- lementos de liga que, embora aumente a resistência mecânica do metal, torna as ligas de alumínio mais suscetíveis à corrosão localizada (2). No setor aeronáutico as ligas de alumínio são protegidas com revestimentos a base de cromo hexavalente, que embora apresente elevado caráter protetor, são compostos cancerígenos e mutagênicos. Nesse contexto, emerge a necessidade da busca por métodos alternativos capazes de substituir o cromo VI na proteção de a- lumínio contra a corrosão. Dentre as alternativas, os polímeros condutores, como o PPy (3-6) apresenta grande eficiência na proteção de metais oxidáveis contra a corrosão. A performance destes revestimentos para atuar na proteção de substratos oxidáveis depende das condições de síntese, tais como a natureza do eletrólito, a temperatura, potencial aplicado, ph, dentre outros (7). O objetivo deste trabalho é analisar a deposição eletroquímica dos filmes de PPy em superfícies de alumínio 2024 em meio orgânico contendo ácido fosfórico como eletrólito. Posteriormente, foi avaliada a eficiência dos filmes de PPy/H 3 PO 4 na proteção das superfícies metálicas contra corrosão, através da técnica de polarização potenciodinâmica. MATERIAIS E METODOS A Tabela 1 apresenta os reagentes utilizados no desenvolvimento do trabalho experimental. Tab. 1: Reagentes utilizados no desenvolvimento da pesquisa. Reagentes Massa Molar (g.mol -1 ) Marca Acetonitrila (C 2 H 3 N) 41,05 Synth Ácido Fosfórico (H 3 PO 4 ) 97,97 Synth Pirrol (C 4 H 5 N) 67,0 Aldrich Cloreto de Sódio (NaCl) 58,44 Merck 5724

3 Antes da realização de cada experimento, as superfícies de alumínio 2024 foram polidas com lixas de granulometria 200, 600, 1200 e 2000 e, posteriormente, polidas com feltro contendo alumina e enxaguadas com água destilada. Os ensaios eletroquímicos foram realizados em uma célula eletroquímica constituída por três eletrodos: (1) eletrodo de trabalho (alumínio 2024); (2) eletrodo auxiliar (fio de platina) e (3) eletrodo de referência (Ag/AgCl,Cl - saturado). Eletrodeposição dos filmes de PPy Os filmes de PPy foram eletrodepositados utilizando-se meio orgânico, dissolvendo-se 0,5 mol.l -1 de Pirrol e 0,5 mol.l -1 de ácido fosfórico em 50,0 ml de acetonitrila. A eletrodeposição dos filmes de PPy foi realizada utilizando um Potenciostato/Galvanostato modelo MQPG-01 Microquímica, conectado e controlado por um microcomputador. A eletrodeposição dos filmes foi realizada pelo método de potencial controlado, aplicando-se 2,2 e 2,4V durante 30 minutos. Curvas de Polarização Potenciodinâmica A eficiência dos filmes na proteção do alumínio contra a corrosão foi investigada por ensaios de polarização potenciodinâmica utilizando-se solução aquosa de NaCl 0,1 mol.l -1, variando-se o potencial de -1,5V a +1,5V a uma velocidade de varredura igual a 5 mv.s -1. A partir das polarizações potenciodinâmicas, foram obtidas curvas de Tafel para as superfícies de alumínio apenas polida e recobertas com filmes de PPy. RESULTADOS E DISCUSSÕES Os filmes de PPy foram depositados ponteciostaticamente sobre a liga de alumínio A Figura 1 apresenta as curvas de corrente versus tempo para a eletrodeposição dos filmes de PPy em meio de acetonitrila, contendo 0,5 mol.l -1 de ácido fosfórico e 0,5 mol.l -1 de pirrol. 5725

4 j / ma cm -2 21º CBECIMAT - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais 1,3 1,2 (2) 1,1 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 (1) 0, t / s Fig. 1: Curvas de corrente versus tempo para a eletrodeposição de filmes de PPy em solução de 0,5 mol.l -1 de ácido fosfórico e 0,5 mol.l -1 de pirrol, aplicando-se (1) 2,2V e (2) 2,4V. Mediante análise das Curvas de corrente versus tempo para a eletrodeposição dos filmes de PPy/H 3 PO 4 aplicando-se 2,2 e 2,4V, observa-se que a densidade de corrente aumenta à medida em que se aumenta o potencial aplicado. Na aplicação de potenciais abaixo de 2,2V, percebe-se que não ocorre recobrimento completo do eletrodo de alumínio pelo filme polimérico. Para avaliar a eficiência dos filmes de PPy na proteção da liga de alumínio 2024 contra corrosão foram realizados ensaios de polarização potenciodinâmica utilizando-se meio aquoso contendo NaCl 0,1 mol.l -1. A Figura 2 apresenta as curvas de Tafel obtidas a partir dos ensaios de polarização para as superfícies de alumínio apenas polida e recoberta com filmes de PPy depositados mediante aplicação de 2,2 e 2,4V. 5726

5 E vs. Ag/AgCl, Cl - / V 21º CBECIMAT - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais 1,5 1,0 0,5 0,0-0,5-1,0 (2) (3) (1) -1, log j / ma cm -2 Fig. 2: Curvas de Tafel obtidas em meio aquoso de NaCl para superfícies de alumínio: (1) Apenas polida; Recoberta com filmes de PPy/H 3 PO 4 eletrodepositados aplicando-se: (2) 2,4V e (3) 2,2V. v = 5 mv.s -1. A Figura 2 indica um deslocamento do potencial de corrosão para a direção positiva, quando a liga de alumínio está recoberta com filmes de PPy. A Tabela 2 apresenta os parâmetros eletroquímicos associados ao processo corrosivo. Tab. 2. Parâmetros eletroquímicos obtidos das curvas de Tafel. Superfícies de Alumíno a E corr vs. Ag/AgCl / V b j corr / ma cm -2 Apenas Polida -0,74 0,980 Revestidas com filmes de PPy 2,2V -0,54 0,032 Revestidas com filmes de PPy 2,4V -0,65 0,030 a Potencial de Corrosão; b Densidade de Corrente de Corrosão. Os resultados das curvas de Tafel indicam que a densidade de corrente de corrosão, associada com a velocidade de corrosão do metal, é menor quando a superfície de alumínio estão recobertas com filmes de PPy/H 3 PO 4 aplicando-se um potencial de +2,4V. A morfologia dos filmes de PPy eletrodepositado sobre a superfície de alumínio 5727

6 aplicando-se 2,4V foi analisada por Microscopia Eletrônica de Varredura (Figura 3). Fig. 3: Micrografia (MEV) da superfície de alumínio recoberta com PPy eletrodepositado em 0,2 mol.l -1 de ácido fosfórico em meio de acetonitrila. A micrografia indica a formação de um filme compacto e homogêneo que apresenta poucos poros ou defeitos que inibem a difusão de íons Cl -, podendo justiticar a excelente performance do polímero na proteção do alumínio 2024 contra a corrosão. Vale ressaltar que após o ensaio de corrosão em presença de Cl -, os eletrodos de alumínio recobertos com os filmes de Ppy/H 3 PO 4 não apresentaram pites em suas superficies, ao passo que a liga de aluminio sem recobrimento foi susceptivel a corrosão por pitting quando exposta ao meio agressivo contendo Cl -. CONCLUSÕES Filmes de PPy homogêneos e aderentes foram depositados sobre as superfícies de alumínio por cronoamperometria, aplicando-se potenciais de +2,2V e +2,4V. 5728

7 Pode ser inferido através dos ensaios de polarização potenciodinâmica que os filmes poliméricos foram capazes de proteger a liga de alumínio 2024 contra corrosão. A- lém disso, conclui-se que o filme depositado a +2,4V apresentou a melhor condição de proteção do alumínio. A micrografia (MEV) do filme depositado a +2,4V mostrou um filme compacto e homogêneo, fator fundamental na proteção contra corrosão por impedir a penetração de espécies corrosivas, que desencadeiam a corrosão por pitting de superfícies de alumínio. REFERÊNCIAS [1] Associação Brasileira do Alumínio (ABAL). Disponível em: Acesso em: 18/08/2014. [2] Gupta, G.; Birbilis, N.; Khanna, A. S. An epoxy based lignosulphonate doped polyaniline poly(acrylamide co-acrylic acid) coating for corrosion protection of aluminium alloy 2024-T3. International Journal of Electrochemical Science, v. 8, p , [3] Kamaraj, K.; Karpakam, V.; Azim, S. S.; Sathiyanarayanan, S. Electropolymerised polyaniline films as effective replacement of carcinogenic chromate treatments for corrosion protection of aluminium alloys. Synthetic Metals, v. 162, p , [4] Sathiyanarayanan, S.; Azim, S. S.; Venkatachari G. Performance studies of phosphate-doped polyaniline containing paint coating for corrosion protection of aluminium alloy. Journal of Applied Polymer Science, v. 107, p , [5] Shah, K. G.; Akundy, G. S.; Iroh. J. O. Polyaniline coated on aluminum (Al T3): characterization and electrochemical studies. Journal of Applied Polymer Science, v. 85, p , [6]. Vilca, D. H.; Moraes, S. R.; Motheo, A. J. Electrosynthesized polyaniline for the corrosion protection of aluminum alloy 2024-T3. Journal of the Brazilian Chemical Society, v. 14, p ,

8 [7] ] REUT, J.; OPIK, A.; IDLA, K. Corrosion behavior of polypyrrole coated mild steel. Synthetic Metals, v. 102, p. 1, ELECTRODEPOSITION OF POLYPYRROLE FILMS IN ORGANIC MEDIUM AND PHOSPHORIC ACID Abstract In this work PPy films were electrodeposited on 2024 aluminum alloy in acetonitrile medium containing phosphoric acid. The polymeric films deposited by controlled potential have presented excellent performance to protect the metal against corrosion. Potentiodynamic polarization curves have shown that aluminum electrode coated by the PPy film deposited at 2.4V presented smaller corrosion current density than uncoated surface. This result is associated at formation of compact and homogeneous polymeric films, as shown by Scanning Electronic Microscopy. Keywords: Corrosion, Aluminum, Electrodeposition, Phosphoric Acid. 5730