Comportamento tribocorrosivo do aço inoxidável e de ligas de titânio em meio salino

No presente trabalho, foram realizados ensaios de tribocorrosão no aço inoxidável AISI 304L, no titânio comercialmente puro (CPTi) e na liga de titânio Ti6Al4V em solução aquosa de 0,90% m/v NaCl. Amostras de ligas de titânio com tratamento térmico superficial de refusão a laser também foram utilizadas. Um tribômetro do tipo pino-no-disco com contracorpo de alumina foi usado. Técnicas eletroquímicas in situ de monitoramento em circuito aberto, espectroscopia de impedância eletroquímica, curvas de polarização e amperimetria de resistência nula foram empregadas. Os resultados obtidos indicam que o desgaste tribocorrosivo das ligas de titânio é mais intenso do que o observado no aço inoxidável, apresentando perfis de superfície mais irregulares. A análise da impedância eletroquímica mostrou que todos os materiais utilizados apresentam uma rápida recuperação da camada passiva, exibindo módulos e fases um pouco menores do que os medidos antes do desgaste. Sob atrito, os diagramas de impedância apresentam uma forte redução do módulo. Sob desgaste, o expoente α do elemento de fase constante (CPE) atinge seu valor mais baixo, enquanto o parâmetro γ é máximo. As curvas de polarização exibem potenciais menores e densidades de corrente de corrosão maiores durante o desgaste. O tratamento de refusão a laser, embora mude a microestrutura e a dureza superficial das amostras, não indica uma mudança aparente nos parâmetros eletroquímicos sob tribocorrosão, bem como do coeficiente de atrito. Nos ensaios de amperimetria de resistência nula, foi possível estimar a corrente mensurada no ARN por meio do emprego de um circuito elétrico equivalente. A densidade espectral de potência dos sinais de potencial e de corrente exibe a frequência de rotação (1,25 Hz) e seus harmônicos. Para baixas frequências (abaixo de 10 mHz), o decaimento obedece à relação 1 ⁄ e 1⁄ para os sinais de potencial e corrente, respectivamente.

Avaliação de aminoácidos como inibidores de corrosão para cobre em meio de água do mar artificial

Inibidores de corrosão são substâncias que quando adicionadas a um meio agressivo, diminuem ou previnem a reação de oxidação de um metal com este meio e/ou as reações de redução de espécies presentes no meio. Para a inibição da corrosão de cobre e suas ligas em meios ácidos ou neutros, o inibidor mais empregado é o benzotriazol (BTAH), o qual forma complexos com os íons Cu (I) e Cu (II) na superfície do metal, diminuindo o processo corrosivo. A preocupação com a preservação ambiental e a toxicidade de inibidores de corrosão vem sendo discutida na literatura. Vários estudos têm-se intensificado usando aminoácidos, como proposta para substituição ao BTAH, considerado tóxico. Entre os aminoácidos estudados, dois apresentavam enxofre em suas moléculas (cisteína e metionina) e um outro sem heteroátomo na cadeira lateral (glicina). As concentrações variaram entre 10-2 a 10-4 mol/L e pH da solução entre 7,2 e 8,4. Foram realizadas medidas gravimétricas (ensaios de imersão total) e técnicas eletroquímicas, tais como polarização potenciodinâmica e espectroscopia de impedância eletroquímica. A caracterização morfológica da superfície do substrato após os ensaios de imersão total (743 horas) foi feita por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS ou EDX) e difração de raios X (DRX). Embora os resultados com aminoácidos tenham sido sempre muito inferiores àqueles obtidos na presença de BTAH, comportamentos semelhantes em função da concentração dos aminoácidos puderam ser observados pelos diagramas de Nyquist. Contudo, com exceção dos resultados verificados para o meio contendo cisteína 10-2 mol/L, todas as eficiências de inibição para os meios contendo aminoácidos, obtidas pelos ensaios de imersão total, foram negativas, mostrando que o tempo de exposição também pode ser relevante para o desempenho destes inibidores. Entre todos os aminoácidos testados, os meios contendo glicina apresentaram os piores desempenhos anticorrosivos, inclusive acelerando o processo de dissolução anódica do cobre. Esse resultado pode estar relacionado à faixa de pH das soluções testadas e à solubilidade dos complexos de cobre formados com os aminoácidos, mostrando que uma faixa ótima de pH também deve ser assegurada para aprimorar a ação destes aminoácidos como inibidores de corrosão

Avaliação de biocidas no controle da corrosão microbiologicamente induzida do aço carbono 1020 por bactérias redutoras de sulfato

Bactérias redutoras de sulfato (BRS) são os principais micro-organismos envolvidos na corrosão microbiologicamente induzida (CMI). Estas bactérias reduzem o sulfato, tendo como resultado a produção de H2S, o que pode influenciar os processos anódico e catódico na corrosão de materiais metálicos em ambientes marinhos, óleos e solos úmidos. Uma das formas de prevenir e controlar esse tipo de corrosão é a adição de biocidas ao meio corrosivo. Esta dissertação tem como objetivo avaliar o uso de biocidas no controle da CMI do aço AISI 1020 por BRS. Para isto, o comportamento da CMI no aço foi avaliado em água do mar sintética, em condições de anaerobiose, na ausência e na presença de uma cultura mista contendo BRS. Um biocida natural (óleo de alho) e outro comercial (glutaraldeído) foram utilizados para controlar a corrosão causada por estas bactérias. Duas formas de adição de biocida foram avaliadas: antes da formação do biofilme e após sua formação na superfície do metal. O crescimento microbiano na superfície do aço foi avaliado através da quantificação das BRS sésseis, pelo método do número mais provável (NMP). O comportamento eletroquímico do aço, na ausência e na presença de BRS e também para os ensaios com biocidas, foi estudado através das técnicas de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e polarização potenciodinâmica, sempre usando água do mar sintética como meio eletrolítico. A formação de biofilme e de produtos de corrosão na superfície do aço foi observada através da microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados mostraram que o aço exposto ao meio contendo BRS apresentou um processo corrosivo mais acelerado, quando comparado aos sistemas na ausência de micro-organismo. Esse processo foi evidenciado por um decréscimo na magnitude do arco capacitivo, nos ensaios de EIE, e um aumento da densidade de corrente de corrosão (Icorr), nos ensaios de polarização. Na análise de MEV, foi possível observar a formação de corrosão localizada após a remoção do biofilme da superfície. Os ensaios com biocidas, adicionados antes da formação de biofilmes, mostraram uma redução no número de bactérias sésseis, quando comparados com os ensaios sem biocida realizados pelo mesmo período de tempo (7 dias). Foi verificado também um decréscimo do processo corrosivo do aço, evidenciado através de aumento nos arcos capacitivos, nos ensaios de EIE e pelos menores valores de Icorr nos ensaios de polarização, quando comparados com o biofilme formado sem biocidas, nas mesmas condições. Apesar de não ter inibido completamente o crescimento das BRS sésseis, o óleo de alho apresentou maior redução no processo corrosivo quando comparado ao glutaraldeído, indicando sua possível aplicação como biocida natural nestas condições. Os ensaios realizados com biocidas adicionados após a formação do biofilme mostraram que o glutaraldeído apresentou alta eficácia em reduzir o número de células sésseis. Já o óleo de alho exibiu uma ação menos efetiva, sugerindo que este composto não conseguiu penetrar completamente a matriz do biofilme. Entretanto, ambos causaram aceleração do processo corrosivo do aço no meio estudado após 7 dias de exposição

Corrosão de aços inoxidáveis empregando mapas de impedância

Os aços inoxidáveis correspondem a aços com diferenças de composição e microestrutura. Desta forma, o comportamento em corrosão é consequentemente diferente. Para avaliar este aspecto, aços com PREN variando de aproximadamente 11 a 35% foram analisados por curvas de polarização. A motivação principal desse trabalho foi avaliar o comportamento de cada aço inoxidável com uso de diferentes técnicas (impedância eletroquímica e circuitos elétricos equivalentes) e também na nova técnica de mapas de impedância, da influência do PREN na corrosão em meio de 3,5% NaCl a 25C. A partir dessas curvas, os potenciais de pites e de densidade de corrente de corrosão foram obtidos. Além disto, foram empregados mapas de diagrama de impedância eletroquímica para visualizar o efeito do potencial aplicado, desde o potencial catódico até além do potencial de pite desses aços. Pôde-se observar que o módulo de impedância se reduz abruptamente quando surge o pite. Ademais, há uma alteração do ângulo característico para frequências da ordem de 1 kHz. Para dois aços inoxidáveis, UNS S30400 e UNS S31600, foram utilizados os diagramas de impedância obtidos dos mapas e estimados a evolução dos parâmetros relacionados a um circuito elétrico equivalente para potenciais aplicados.

LiMn2-xTixO4 spinel-type compounds (x ≤ 1): Structural, electrical and magnetic properties

LiMn2-xTixO4 compounds with 0 ≤ x ≤ 1 were prepared by solid state reaction and Pechini technique. Powder X-ray diffraction showed that all samples crystallize with the spinel crystal structure (S.G. Fd3-m). The cubic unit-cell parameter increases with the Ti content. The influence of the Ti content and cationic distribution on the magnetic properties of the compounds was studied by measuring the temperature and magnetic field dependences of the magnetization: substitution by non-magnetic d0 Ti4+ ions appeared to weaken the magnetic interactions between the manganese ions. The electrical properties of LiMnTiO4 were studied by AC impedance spectroscopy and DC polarisation measurements, which revealed the electronic character of the conduction process. © 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Porous boron-doped diamond/carbon nanotube electrodes.

Nanostructuring boron-doped diamond (BDD) films increases their sensitivity and performance when used as electrodes in electrochemical environments. We have developed a method to produce such nanostructured, porous electrodes by depositing BDD thin film onto a densely packed "forest" of vertically aligned multiwalled carbon nanotubes (CNTs). The CNTs had previously been exposed to a suspension of nanodiamond in methanol causing them to clump together into "teepee" or "honeycomb" structures. These nanostructured CNT/BDD composite electrodes have been extensively characterized by scanning electron microscopy, Raman spectroscopy, cyclic voltammetry, and electrochemical impedance spectroscopy. Not only do these electrodes possess the excellent, well-known characteristics associated with BDD (large potential window, chemical inertness, low background levels), but also they have electroactive areas and double-layer capacitance values ∼450 times greater than those for the equivalent flat BDD electrodes.

Electrical properties of LiNbO3 (electrolyte)/Cu (anode) bi-layers

In this work specific film structures of Li-Nb-O/Li/Li-Nb-O are investigated by AC Impedance Spectroscopy measurements at different temperatures. This gives the opportunity to investigate properties of the material itself and, at the same time, to consider the influence of the grain boundaries on the ionic behavior of the polycrystalline Lithium Niobate. On the other hand, LiNbO3/Li/Cu multi-layers are studied as electrolyte/anode bi-layers and potential parts of "Li-free" microbatteries. The Li deficiency in the as deposited Li-Nb-O films is cured by forming a "sandwich" of Li-Nb-O/Li/Li-Nb-O, which after annealing becomes ionic conductor. The electrical behavior of an annealed film depends on two sources. The first is due to properties of the material itself and the second is based on the network of the grain boundaries. The average size of the grains is strongly influenced by the structure of the ohmic-contact/substrate. The electrical behavior of the electrolyte/anode interface of the "Li-free" structure LiNbO3/Li/Cu/Au is very similar to the impedance measurements of the single LiNbO3 single films. The whole multilayer structure, though, presents a third relaxation time which is consistent of a small resistance. This resistance is independent of temperature and it seems that is due to the metallic interface Li/Cu/Au. © 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Corrosion inhibition of carbon steel in tetra-n-butylammonium bromide aqueous solution by benzotriazole and Na3PO4

The corrosion inhibition behavior of benzotriazole, Na3PO4 and their mixture on carbon steel in 20 wt.% (0.628 mol l(-1)) tetra-n-butylammonium bromide aerated aqueous solution was investigated by weight-loss test, potentiodynamic polarization measurement, electrochemical impedance spectroscopy and scanning electron microscope/energy dispersive X-ray techniques. The inhibition action of BTA or SP or inhibitors mixture on the corrosion of carbon steel is mainly due to the inhibition of anodic process of corrosion. The results revealed that inhibitors mixtures have shown synergistic effects at lower concentration of inhibitors. At 2 g l(-1) BTA and 2 g l(-1) SP showed optimum enhanced inhibition compared with their individual effects.

Enhanced photocatalytic activity of TiO2 nano-structured thin film with a silver hierarchical configuration

TiO2 sol-gels with various Ag/TiO2 molar ratios from 0 to 0.9% were used to fabricate silver-modified nano-structured TiO2 thin films using a layer-by-layer dip-coating (LLDC) technique. This technique allows obtaining TiO2 nano-structured thin films with a silver hierarchical configuration. The coating of pure TiO2 sol-gel and Ag-modified sol-gel was marked as T and A, respectively. According to the coating order and the nature of the TiO2 sol-gel, four types of the TiO2 thin films were constructed, and marked as AT (bottom layer was Ag modified, surface layer was pure TiO,), TA (bottom layer was pure TiO,, surface layer was Ag modified), TT (pure TiO, thin film) and AA (TiO, thin film was uniformly Ag modified). These thin films were characterized by means of linear sweep voltammetry (LSV), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), electrochemical impedance spectroscopy and transient photocurrent (I-ph). LSV confirmed the existence of Ago state in the TiO, thin film. SEM and XRD experiments indicated that the sizes of the TiO,, nanoparticles of the resulting films were in the order of TT > AT > TA > AA, suggesting the gradient Ag distribution in the films. The SEM and XRD results also confirmed that Ag had an inhibition effect on the size growth of anatase nanoparticles. Photocatalytic activities of the resulting thin films were also evaluated in the photocatalytic degradation process of methyl orange. The preliminary results demonstrated the sequence of the photocatalytic activity of the resulting films was AT > TA > AA > TT. This suggested that the silver hierarchical configuration can be used to improve the photocatalytic activity of TiO2 thin film.

Electrochemical corrosion behavior of cast Mg-Al-RE-Mn Alloys in NaCl solution

The electrochemical corrosion behavior of Mg-6Al-0.4Mn and Mg-6Al-4RE-0.4Mn (RE = Mischmetal) alloys is investigated in 3.5% NaCl solution. The results of corrosion process, polarization behavior, and electrochemical impedance spectroscopy of the alloys reveal that Mg-6Al-4RE-0.4Mn exhibits enhanced corrosion resistance. The addition of RE stabilizes the solid solution and modifies the passive film through a finer microstructure.

Electrospun palladium nanoparticle-loaded carbon nanofibers and their electrocatalytic activities towards hydrogen peroxide and NADH

Palladium nanoparticle-loaded carbon nanofibers (Pd/CNFs) were synthesized by the combination of electrospinning and thermal treatment processes. Scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) images show that spherical Pd nanoparticles (NPs) are well-dispersed on the surfaces of CNFs or embedded in CNFs. X-ray diffraction (XRD) pattern indicates that cubic phase of Pd was formed during the reduction and carbonization processes, and the presence of Pd NPs promoted the graphitization of CNFs. This nanocomposite material exhibited high electric conductivity and accelerated the electron transfer, as verified by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and cyclic voltammetry (CV).

Multifunctional label-free electrochemical biosensor based on an integrated aptamer

Aptamers, which are in vitro selected functional oligonucleotides, have been employed to design novel biosensors (i.e., aptasensors) due to their inherent selectivity, affinity, and their multifarious advantages over traditional recognition elements. In this work, we reported a multifunctional reusable label-free electrochemical biosensor based on an integrated aptamer for parallel detection of adenosine triphosphate (ATP) and alpha-thrombin, by using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and cyclic voltammetry (CV). A An electrode as the sensing surface was modified with a part DNA duplex which contained a 5'-thiolated partly complementary strand (PCS) and a mixed aptamer (MBA).

Quantitative electrochemiluminescence detection of proteins: Avidin-based sensor and tris(2,2 '-bipyridine) ruthenium(II) label

Quantitative electrochemilumineseence (ECL) detection of a model protein, bovine serum albumin (BSA) was achieved via biotin-avidin interaction using an avidin-based sensor and a well-developed ECL system of tris(2,2'-bipyridine) ruthenium(II) derivative as label and tri-n-propylamine (TPA) as coreactant. To detect the protein, avidin was linked to the glassy carbon electrode through passive adsorptions and covalent interaction with carboxylate-terminated carbon nanotubes that was used as binder to immobilize avidin onto the electrode. Then, biotinylated BSA tagged with tris(2,2'-bipyridine) ruthenium(II) label was attached to the prepared avidin surface.

A electrochemiluminescence aptasensor for detection of thrombin incorporating the capture aptamer labeled with gold nanoparticles immobilized onto the thio-silanized ITO electrode

A novel electrochemiluminescence (ECL) aptasensor was proposed for sensitive and cost-effective detection of the target thrombin adopted an aptamer-based sandwich format. To detect thrombin, capture aptamers; labeled with gold nanoparticles (AuNPs) were first immobilized onto the thio-silanized ITO electrode surface through strong Au-S bonds. After catching the target thrombin, signal aptamers; tagged with ECL labels were attached to the assembled electrode surface. As a result, an AuNPs-capture-aptamer/thrombin/ECL-tagged signal-aptamer sandwich type was formed.