Role of electrolyte additives on in-vitro electrochemical behavior of micro arc oxidized titania films on Cp Ti

The present work is aimed at studying the influence of electrolyte chemistry on the voltage-time (V-T) response characteristics, phase structure, surface morphology, film growth rate and corrosion properties of titania films fabricated by micro arc oxidation (MAO) on Cp Ti. The titania films were developed with a sodium phosphate based reference electrolyte comprising the additives such as sodium carbonate (Na2CO3), sodium nitrite (NaNO2) and urea (CO(NH2)(2)). The phase composition, surface morphology, elemental composition and thickness of the films were assessed by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS) techniques. The corrosion characteristics of the fabricated films were studied under Kokubo simulated body fluid (SBF) condition by potentiodynamic polarization, long term potential and linear polarization resistance (LPR) measurements and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) methods. In addition, the corrosion characteristics of the grown films were analyzed by EIS curve fitting and equivalent circuit modeling. Salt spray test (SST) as per ASTM B 117 standard was also conducted to verify the corrosion resistance of the grown films. The XRD results showed that the titania films were composed of both anatase and rutile phases at different proportions. Besides, the films grown in carbonate and nitrite containing electrolyte systems showed an enhanced growth of their rutile phase in the 1 0 1] direction which could be attributed to the modifications introduced in the growth process by the abundant oxygen available during the process. The SEM-EDX and elemental mapping results showed that the respective electrolyte borne elements were incorporated and distributed uniformly in all the films. Among all the grown films under study, the film developed in carbonate containing electrolyte system exhibited considerably improved corrosion resistance due to suitable modifications in its structural and morphological characteristics. The rate of anatase to rutile phase transformation and the rutile growth direction were strongly influenced by the abundant oxidizing species available during the film growth process. (C) 2012 Elsevier B. V. All rights reserved.

Microstructure and dry sliding wear resistance evaluation of plasma nitrided austenitic stainless steel type AISI 316LN against different sliders

In this work, Plasma Nitriding was carried out at a temperature of 570 degrees C on nuclear grade austenitic stainless steel type AISI 316 LN (316LN SS) in a gas mixture of 20% N-2-80% H-2 to improve the surface hardness and thereby sliding wear resistance. The Plasma Nitride (PN) treated surface has been characterized by Vickers microhardness measurements, Scanning Electron Microscopic (SEM) examination, X-ray Diffraction (XRD) and sliding wear assessment. The average thickness of the PN layer was found to be 70 mu m. Microhardness measurements showed a significant increase in the hardness from 210 HV25g (unnitrided sample) to 1040 HV25g (Plasma Nitrided sample). The XRD reveals that PN layer consists of CrN, Fe4N and Fe3N phases along with austenite phase. The tribological parameters such as the friction coefficient and wear mechanism have been evaluated at ambient conditions for PN treated ring (PN ring) vs. ASTM A453 grade 660 pin (ASTM pin), PN ring vs. Nickel based alloy hard faced pin (Colmonoy pin), PN ring vs. 316LN SS pin and 316LN SS ring vs. 316LN SS pin. The wear tracks have been analyzed by SEM, Energy Dispersive X-ray Analysis (EDX) and Optical Profilometry. The untreated 316LN SS ring vs. 316LN SS pin produced severe wear and was characterized by a combination of delamination and adhesion wear mechanism, whereas wear mechanism of the PN rings reveals mild abrasion and a transfer layer from pin materials. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Role of electrolyte chemistry on electronic and in vitro electrochemical properties of micro-arc oxidized titania films on Cp Ti

The primary objective of the present work was to study the electronic and in vitro electrochemical properties of micro-arc oxidized titania films on Cp Ti, fabricated independently in various electrolyte solutions consisting of anions such as phosphate (PO43-), borate (B4O72-), citrate (C6H5O73-) and silicate (SiO32-). Further the role of anions on the structural, morphological and compositional properties of the fabricated films was studied. All the titania films were developed by micro-arc oxidation (MAO) technique for a fixed treatment time of 8 min under constant current mode. The surface morphology, elemental distribution, composition and structural characteristics of the films were assessed by scanning electron microscope (SEM) equipped with energy dispersive spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction (XRD) techniques. The thermodynamic and kinetic corrosion properties of the films were studied under simulated body fluid (SBF) conditions (pH 7.4 and 37 degrees C) by conducting chronopotentiometric and potentiodynamic polarization tests. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) coupled with equivalent circuit modelling was carried out to analyse the frequency response and Mott-Schottky analysis was performed to study the semiconducting (electronic) properties of the films. Salt spray fog accelerated corrosion test was conducted for 168h as per ASTM B117 standard to corroborate the corrosion and semiconducting properties of the samples based on the visual examination. The XRD results showed that the transformation from the metastable anatase phase to the thermodynamically stable rutile phase and the crystalline growth of the respective phases were strongly influenced by the addition of anions. The SEM-EDS results demonstrated that the phosphorous (P) content in the films varied from 2.4 at% to 5.0 at% indicating that the amount of P in the films could be modified by adding an appropriate electrolyte additive. The electrochemical corrosion test results showed that the film fabricated in citrate (C6H5O73-) containing electrolyte is thermodynamically and kinetically more stable compared to that of all the others. The results of the Mott-Schottky analysis indicated that all the fabricated films showed an n-type semiconducting behaviour and the film developed in citrate (C6H5O73-) containing electrolyte exhibited the lowest donor concentration and the most negative flat band potential that contributed to its highest corrosion resistance in SBF solution. The results of the salt spray accelerated corrosion tests were in agreement with those obtained from the electrochemical and Mott-Schottky analysis.

Interfacial Stresses in Shape Memory Alloy Reinforced Composites

Debonding of Shape Memory Alloy (SMA) wires in SMA reinforced polymer matrix composites is a complex phenomenon compared to other fabric fiber debonding in similar matrix composites. This paper focuses on experimental study and analytical correlation of stress required for debonding of thermal SMA actuator wire reinforced composites. Fiber pull-out tests are carried out on thermal SMA actuator at parent state to understand the effect of stress induced detwinned martensites. An ASTM standard is followed as benchmark method for fiber pull-out test. Debonding stress is derived with the help of non-local shear-lag theory applied to elasto-plastic interface. Furthermore, experimental investigations are carried out to study the effect of Laser shot peening on SMA surface to improve the interfacial strength. Variation in debonding stress due to length of SMA wire reinforced in epoxy are investigated for non-peened and peened SMA wires. Experimental results of interfacial strength variation due to various L/d ratio for non-peened and peened SMA actuator wires in epoxy matrix are discussed.

Measures of turbidity in coastal waters, Coconut Island, Oahu, Hawaii, August 31 - September 2, 2005: workshop proceedings

A three day workshop on turbidity measurements was held at the Hawaii Institute of Marine Biology from August 3 1 to September 2, 2005. The workshop was attended by 30 participants from industry, coastal management agencies, and academic institutions. All groups recognized common issues regarding the definition of turbidity, limitations of consistent calibration, and the large variety of instrumentation that nominally measure "turbidity." The major recommendations, in order of importance for the coastal monitoring community are listed below: 1. The community of users in coastal ecosystems should tighten instrument design configurations to minimize inter-instrument variability, choosing a set of specifications that are best suited for coastal waters. The IS0 7027 design standard is not tight enough. Advice on these design criteria should be solicited through the ASTM as well as Federal and State regulatory agencies representing the majority of turbidity sensor end users. Parties interested in making turbidity measurements in coastal waters should develop design specifications for these water types rather than relying on design standards made for the analysis of drinking water. 2. The coastal observing groups should assemble a community database relating output of specific sensors to different environmental parameters, so that the entire community of users can benefit from shared information. This would include an unbiased, parallel study of different turbidity sensors, employing a variety of designs and configuration in the broadest range of coastal environments. 3. Turbidity should be used as a measure of relative change in water quality rather than an absolute measure of water quality. Thus, this is a recommendation for managers to develop their own local calibrations. See next recommendation. 4. If the end user specifically wants to use a turbidity sensor to measure a specific water quality parameter such as suspended particle concentration, then direct measurement of that water quality parameter is necessary to correlate with 'turbidity1 for a particular environment. These correlations, however, will be specific to the environment in which they are measured. This works because there are many environments in which water composition is relatively stable but varies in magnitude or concentration. (pdf contains 22 pages)

Comportamento do titânio comercialmente puro obtido por diferentes processamentos submetidos a soluções fluoretadas

O objetivo deste estudo in vitro foi analisar o comportamento superficial do titânio comercialmente puro (grau 2 ASTM) usinado e obtido pelo processamento de metalurgia do pó sob a ação de diferentes soluções fluoretadas, através da análise do grau de corrosão em microscopia óptica (MO) e da rugosidade superficial. Além disso, o estudo se propôs a comparar essas análises com os resultados obtidos com o titânio fundido da dissertação de mestrado de Barros (2004). Todas as amostras receberam procedimento metalográfico padrão e foram divididas em grupos: Gr.1- saliva artificial com pH 7.0 (controle), Gr.2- gel de flúor fosfato acidulado a 1,23% com pH 3.5, Gr.3- gel de NaF a 2% com pH 6.5, Gr.4- solução de NaF a 0,05% com pH 4.0 e Gr.5- solução de NaF a 0,05% com pH 7.5. As amostras foram expostas a estas soluções por 1, 4, 8 e 16 min, intercaladas com imersão em saliva artificial por 24 h, e depois foram observadas em MO e MEV, a cada intervalo de tempo. As imagens em MO, 100x, foram classificadas através de escores de 0 a 4, conforme o grau de corrosão. A rugosidade foi analisada utilizando o parâmetro Ra. Os resultados da análise de MO foram tratados estatisticamente pelo teste qui-quadrado e da rugosidade pelo teste F de Snedecor e de Bonferroni (p<0,05). Nos três tipos de amostras, o Gr2 apresentou a corrosão mais severa, e os Gr.4 e 5 apresentaram os menores graus de corrosão. Entretanto, nas amostras usinadas o Gr5 apresentou uma corrosão menos acentuada em relação ao Gr4. No Gr3 houve um aumento da corrosão em função do tempo, sendo que as amostras fundidas mostraram este aumento mais rapidamente. Houve um aumento significativo na rugosidade superficial no Gr.2 nos três tipos de amostras. Nos diversos grupos, os valores de rugosidade superficial das amostras fundidas foram significantemente maiores que os das usinadas e as de metalurgia do pó. Os autores concluíram que as soluções fluoretadas de uso odontológico são danosas às superfícies do titânio fundido, usinado e metalurgia do pó, principalmente as soluções com alta concentração de fluoreto.

Discontinuous yielding and fracture initiation near a notch in mild steel

This thesis presents the results of an experimental investigation of the initiation of brittle fracture and the nature of discontinuous yielding in small plastic enclaves in an annealed mild steel. Upper and lower yield stress data have been obtained from unnotched specimens and nominal fracture stress data have been obtained from specimens of two scale factors and two grain sizes over a range of nominal stress rates from 10^2 to 10^7 lb/in.^2 sec at -111°F and -200°F. The size and shape of plastic enclaves near the notches were revealed by an etch technique.

A stress analysis utilizing slip-line field theory in the plastic region has been developed for the notched specimen geometry employed in this investigation. The yield stress of the material in the plastic enclaves near the notch root has been correlated with the lower yield stress measured on unnotched specimens through a consideration of the plastic boundary velocity under dynamic loading. A maximum tensile stress of about 122,000 lb/in.^2 at the instant of fracture initiation was calculated with the aid of the stress analysis for the large scale specimens of ASTM grain size 8 1/4.

The plastic strain state adjacent to a plastic-elastic interface has been shown to cause the maximum shear stress to have a larger value on the elastic than the plastic side of the interface. This characteristic of dis continuous yielding is instrumental in causing the plastic boundaries to be nearly parallel to the slip-line field where the plastic strain is of the order of the Lüder's strain.

Avaliação da biodegradabilidade de compósitos à base de poliéster e amido com fibra de coco verde

Os materiais poliméricos tem sido uma das causas dos problemas ambientais discutidos em todo mundo nos últimos tempos. Como uma das soluções para esse problema, estão os polímeros biodegradáveis que são materiais que se degradam pela ação de microorganismos. Uma Indústria sediada no Brasil lançou recentemente um poliéster biodegradável que surge boa alternativa para o crescimento no mercado dos polímeros biodegradáveis, principalmente por possuir em sua composição matéria prima de fonte renovável. Neste trabalho foram preparados compósitos com matriz de poliéster biodegradável e fibra de coco verde com e sem modificação química por acetilação em misturador interno Haake. Foi estudada a biodegradabilidade em solo simulado do polímero puro e de seus compósitos e foram avaliadas as propriedades térmicas, morfológicas e mecânicas do polímero puro e de alguns de seus compósitos. O teste de biodegradabilidade foi feito pelo enterro das amostras em solo simulado por períodos distintos, variando de duas a dezessete semanas, seguindo a Norma ASTM G 160 03. Após cada período de teste, as amostras foram retiradas do solo e analisadas por microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise termogravimétrica (TGA), calorimetria diferencial de varredura (DSC), espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) e análise mecânica de tração. Os resultados obtidos indicaram que tanto o polímero puro quanto os seus compósitos sofreram biodegradação, a presença da fibra apenas atrasa o processo de biodegradação, as fibras de coco tiveram uma boa afinidade com a matriz polimérica, a incorporação de 5% fibra de coco na matriz torna o compósito mais rígido e a incorporação da fibra e o processo de biodegradação alteram as características da fase cristalina no material polimérico.

Morfologia e biodegradação de compósitos de poli(ε-caprolactona) com fibra de coco verde

Neste trabalho foram analisadas a morfologia e a biodegradação de compósitos de poli(ε-caprolactona) com fibras provenientes da casca de coco verde. Parte destas fibras foi submetida à modificação química por meio da reação de acetilação. A avaliação da morfologia foi realizada nas amostras de poli(ε-caprolactona) puro e seus compósitos antes e após o teste de biodegradação. O teste de biodegradação foi feito pelo enterro das amostras em solo simulado por períodos distintos, variando de vinte a trinta semanas, seguindo a Norma ASTM G 160 03. Após cada período de teste, as amostras foram retiradas do solo e analisadas por microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (AFM), calorimetria diferencial de varredura (DSC), difratômetro de raios X (DRX) e ressonância magnética nuclear (RMN) de baixo campo no estado sólido. Pelas análises, foram verificados perda de massa, alteração morfológica da superfície e variação no percentual de cristalinidade das amostras. O PCL e os compósitos sofreram biodegradabilidade e a presença das fibras retarda ligeiramente esse processo

Avaliação difratográfica da microestrutura de três resinas compostas submetidas à aplicação de um agente clareador a base de peróxido de hidrogênio

A odontologia moderna utiliza métodos e técnicas ultraconservadores no intuito de corrigir os diversos tipos de alterações cromáticas observadas clinicamente. Os meios empregados baseiam-se na utilização de substâncias químicas à base de peróxidos presentes em diversas concentrações. O presente estudo objetivou avaliar a microestrutura de três resinas compostas fotossensíveis submetidas à aplicação de um agente clareador a base de peróxido de hidrogênio a 35% (Whiteness HP Maxx - fabricante: FGM), ativado por uma fonte híbrida de energia luminosa (Aparelho de Laser-Led Whitening Lase, fabricante: DMC). Para isso, foram confeccionados 30 corpos de prova (CDP) 10 para cada grupo, no formato de discos, com 13 mm de diâmetro e 2,0 mm de espessura em uma matriz de teflon e aço inox, fotoativados por um aparelho de luz halógena convencional (Optilux 401 - Demetron/UR) por 40 segundos com densidade de potência média igual a 450 mW/cm2. Os grupos foram dispostos da seguinte forma: Grupo 1 - resina microparticulada (Durafill VS - fabricante: Heraeus Kulzer); Grupo 2 - resina micro-híbrida (Esthet-X - fabricante: Dentsply); e Grupo 3 resina nanoparticulada (Filtek Supreme XT fabricante: 3M ESPE). Todos os materiais restauradores utilizados eram da cor A2. Após serem submetidos à sequência de acabamento e polimento os CDP foram armazenados por sete dias em saliva artificial, limpos em ultra-som, envelhecidos artificialmente de acordo com a norma ASTM G 154. Os CDP dos três grupos foram aleatoriamente divididos em 2 subgrupos (ST sem tratamento e CT com tratamento) e finalmente submetidos aos experimentos. Os CDP dos subgrupos 1-ST, 2- ST e 3-ST foram triturados (SPEX SamplePrep 8000-series, marca: Mixer/Mills) seguido pela verificação dos materiais por meio de um espectrômetro (marca/modelo: Shimadzu EDX 720) para certificação da ausência de elementos pertencentes ao meio de moagem e por fim foram levados a um difrator de raios-X (marca / modelo: Philips -PW 3040 -X'Celerator- 40kV; 30mA; (λ): CuKα; 0,6; 0,2mm; 0,05 (2θ); 2s; 10-90 (2θ). Em seguida os CDP dos subgrupos 1-CT, 2- CT e 3-CT foram tratados com o peróxido de hidrogênio de acordo com o protocolo do fabricante para a fonte híbrida luminosa de energia selecionada, totalizando 9 aplicações de 10 minutos, onde eram respeitados os tempos de 3 minutos de ativação por 20 segundos de descanso, finalizando 10 minutos em cada aplicação. Mediante a este tratamento, os CDP dos subgrupos CT eram verificados e avaliados pelo mesmo método descrito anteriormente. Após interpretação gráfica, análise comparativa por meio do processamento digital das imagens no programa KS400 3.0 (Carl Zeiss Vision) e análise de concordância por cinco avaliadores calibrados utilizando um escore, pôde-se concluir que houve degradação estrutural e que as estruturas cristalinas das resinas estudadas foram afetadas de forma distinta quando tratadas pelo peróxido de hidrogênio; onde observou-se que: Grupo 1 > Grupo 3 > Grupo 2. Foi sugerido a realização de novos estudos, relacionados à interação do peróxido de hidrogênio às resinas compostas.

Avaliação da biodegradabilidade de misturas poliméricas de policarbonato/poli(-caprolactona) em solo simulado

Neste estudo foram avaliadas amostras de misturas poliméricas de Policarbonato (PC) e Poli--caprolactona (PCL) em diferentes concentrações após enterro em solo preparado, por períodos variando de uma a doze semanas, seguindo a Norma ASTM G 160 - 03. As amostras, após ficarem enterradas, foram retiradas do solo e analisadas por calorimetria diferencial de varredura (DSC), análise termogravimétrica (TGA), microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectrometria de absorção na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Foi observado através de avaliação morfológica que houve degradação nas amostras de PCL puro e na mistura PC/PCL (60/40). Para misturas com menores teores de PCL a degradação não foi significativa no tempo de avaliação sugerido pela norma. Após o tempo de 12 semanas em contato com o solo houve uma redução no teor de cristalinidade das amostras tanto de PCL puro quanto da mistura PC/PCL com 40% de PCL. As variações ocorridas devido à biodegradabilidade não foram suficientes para acarretar perda de resistência térmica nas amostras. Verificou-se que para avaliar a biodegradabilidade de misturas contendo o polímero biodegradável PCL, é necessária uma adaptação da Norma utilizada, aumentando o tempo de enterro das amostras

Avaliação das propriedades físico-químicas do biodiesel de soja, algodão e mamona e da mistura de biodiesel de soja e algodão

Uma das maiores atividades humanas que gera impacto ao meio ambiente é o setor de transportes automotores, especialmente veículos que utilizam óleo diesel mineral como forma de combustível. Independente do conforto ou objetivos que levem a utilização deste tipo de transporte, estes produzem emissões que contém diversos tipos de poluentes atmosféricos. A substituição de óleo diesel mineral pelo biodiesel vegetal, vem se apresentando como uma alternativa para este setor, especialmente para o Brasil, que com base em sua imensa biodiversidade com plantas oleaginosas deverá se constituir em um dos maoires produtores mundiais de biodiesel vegetal. Este trabalho apresenta um estudo comparativo entre três tipos de oleaginosas (soja, algodão e mamona) e uma msitura binária v/v soja e algodão. Os resultados obtidos neste estudo foram comparados as especificações definidas pelas normas: Brasileira (RANP 07/2008), Européia (EN/14214) e Americana (ASTM D-6751). Entre todas as amostras estudadas, o óleo de mamona não atende algumas propiedades físico-químicas das normas em questão. As amostras de biodiesel de soja e algodão, individualmente e combinadas, com caracteristicas, aplicações, zoneamento agroclimático e sazonalidade de produção regionalmente diferente apresentam propiedades físico-químicas semelhantes, podendo ser considerada uma fonte renovavél de energia.