Title

DETERMINAÇÃO DA POROSIDADE DE CAMADAS DE FOSFATO EM SUBSTRATO DE AÇO CARBONO ELETROGALVANIZADO ATRAVÉS DE TÉCNICAS ELETROQUÍMICAS

EVALUATION OF POROSITY OF PHOSPHATE CONVERSION COATINGS ON GALVANIZED STEEL USING ELECTROCHEMICAL TECHNIQUES

Authorship

Reis, G. F. A.; Lins, V. C.; Castro, M. M. R.; Araújo, C. R.; Matencio, T.

DOI

10.5151/2594-5327-0041

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Abstract

O processo de fosfatização é empregado como um pré-tratamento de superfícies metálicas antes da pintura, promovendo a aderência da tinta e uma proteção temporária contra a corrosão. Em aços galvanizados, utilizados na indústria automotiva, pode ocorrer a introdução de cátions ao fosfato de zinco formado. Amostras de aço eletrogalvanizado e fosfatizado foram submetidas à análise usando-se a espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) e análise de Tafel, com o objetivo de se determinar a porosidade de camadas de fosfato de zinco e de fosfatos de zinco modificados com níquel e manganês. Utilizou-se como eletrólito uma solução aquosa de NaCl 0,001 mol/L. Os diagramas de impedância eletroquímica obtidos indicam uma reação eletroquímica que apresenta duas etapas, com dois arcos capacitivos e um “loop” indutivo. O revestimento de fosfato reduziu os potenciais de corrosão, para valores mais ativos. A introdução de níquel e manganês à hopeíta promoveu um efeito de redução da resistência de polarização, do potencial de corrosão e da porosidade. Comparando-se o conjugado revestido com fosfato tricatiônico em relação ao conjugado recoberto com hopeíta, observou- se um aumento da resistência de polarização, sendo que o potencial de corrosão se manteve aproximadamente constante. Neste caso, a porosidade foi reduzida, o que é coerente com uma resistência à corrosão. A maior porosidade foi apresentada pela camada de hopeíta, seguida do fosfato de zinco-baixo níquel. O fosfato de zinco-alto níquel e o fosfato de zinco-manganês apresentaram os menores valores de porosidade, de cerca de 0,2%.

 

Hopeite-type coatings in which zinc is partially replaced by other metals like manganese and nickel are of great interest for the automotive and home appliance industries. Such industries use phosphate conversion coatings as a surface pre- treatment before painting on galvanized steel. The exposed metal area through pores and pinholes of the coatings determines the quality and corrosion resistance of coatings. Porosity between 0.2 % and 2 % of the phosphate layers is obtained using several techniques. In this work, techniques of electrochemical impedance spectroscopy are used in determining porosity of zinc phosphates, nickel, and manganese modified zinc phosphates on electro-galvanized steel. The coating porosity can be related to the polarization resistance and open circuit potential of the substrate and the steel coating, the anodic Tafel constant of the substrate. This method is adequate for electrochemical inert coatings. Impedance measurements were carried out at the open circuit potential after immersing the sample in the electrolyte solution, using an AUTOLAB 30 potentiostat. The electrolyte used was a 0.58 g.L-1 sodium chloride solution. EIS measurements were done using a frequency range of 100 KHz to 5 mHz. The applied voltage of the sinusoidal wave was 50mV. The electrochemical reaction showed two capacitive arcs. The nickel and manganese addition decreased the polarization resistance and corrosion potential of material and the phosphate porosity. The sample covered with zinc phosphate modified with manganese and nickel showed a higher polarization resistance and a lower porosity than the sample covered with hopeite.

Keywords

Espectroscopia de impedância eletroquímica; Porosidade; Aço eletrogalvanizado; Fosfato tricatiônico.

Electrochemical impedance spectroscopy; Porosity; Electrogalvanized steel; Zinc modified phosphate.