Estudo preliminar do desenvolvimento de revestimento orgânico superhidrofóbico para materiais metálicos ferrosos

Abstract

Superfícies hidrofóbicas vêm ganhando atenção do mundo científico nos últimos anos pelas suas capacidades de serem auto-limpantes, de reduzir o atrito em sistemas que envolvem o movimento relativo da água, de reduzir os efeitos corrosivos e diversas outras aplicações com potenciais ganhos para a indústria. Dentre as diversas maneiras de se obter uma superfície hidrofóbica, estudos recentes apontam que a formação desta camada protetora pode ser obtida pelo método de imersão formada a partir de ácidos carboxílicos de cadeias longas, especialmente o ácido mirístico, apresentando bons resultados para ligas de cobre (Passadore, 2013). Uma vez que são poucos os trabalhos sobre o tratamento de ligas ferrosas, neste trabalho buscou-se desenvolver camadas superhidrofóbicas em substratos ferrosos, com as mesmas características de molhabilidade observada em substratos à base de cobre, adaptando os procedimentos aplicados a estes substratos. Neste contexto, revestimentos sobre amostras de aço baixo carbono, tratadas em solução de ácido mirístico foram avaliados. Foi avaliada a influência da rugosidade superficial, obtida a partir de diferentes condições de lixamento; da presença ou não de camada cobreada, obtida por processo químico de simples troca iônica; da temperatura da solução e da luminosidade de exposição, e também o tempo de imersão. De acordo com os ensaios realizados, foi possível a obtenção de uma superfície superhidrofóbica, com ângulo de contato medido acima de 150°, em amostras de aço carbono, utilizando um processo de baixo custo e de metodologia simplificada. As amostras que apresentaram o maior grau de superhidrofobicidade foram aquelas previamente lixadas com granulometria 120, revestidas com cobre sem ativação de superfície, submersas em solução alcoólica de ácido mirístico com concentração 0,06 mol/L e tratadas durante 5 dias, em 25ºC e sob o efeito de 3 lâmpadas fluorescentes.

Hydrophobic surfaces have gained attention in the scientific world in recent years for their ability to be self-cleaning, to reduce friction in systems involving the relative movement of water, to reduce corrosive effects and several other applications with potential gains for the industry. Among the different ways to obtain a hydrophobic surface, recent studies indicate that the formation of this protective layer can be obtained by the immersion method formed from long-chain carboxylic acids, especially myristic acid, showing good results for copper alloys (Passadore, 2013). Since there are few studies on the treatment of ferrous alloys, in this work it was sought to develop superhydrophobic layers in ferrous substrates, with the same wettability characteristics observed in copper-based substrates, adapting the procedures applied to these substrates. In this context, coatings on low carbon steel samples, treated in a myristic acid solution were evaluated. It was evaluated the influence of surface roughness, obtained from different sanding conditions, the presence or not of a copper layer, obtained by a chemical process with simple ion exchange; temperature of the solution and brightness exposure, as well as immersion time. According to the tests carried out, it was possible to obtain a superhydrophobic surface, with a contact angle measured above 150°, in carbon steel samples, using a low-cost process and simplified methodology. The samples that showed the best results of superhydrophobicity were those previously sanded with granulometry 120, coated with copper and without surface activation, submerged in an alcoholic solution of myristic acid with a concentration of 0,06 mol/L and treated for 5 days under the effect of 3 fluorescent lamps and 25ºC.