Obtenção e caracterização de filmes de carbono obtidos por eletrodeposição a partir de líquidos orgânicos sobre substrato de aço inoxidável ferrítico

Abstract

Por utilizar temperatura ambiente e pressão atmosférica, a técnica de eletrodeposição de filmes de carbono tem atraído grande interesse. Ao aplicar altos potenciais catódicos em determinadas soluções orgânicas, é possível a deposição de filmes carbono sobre diversos substratos. Entretanto, a deposição de filmes carbono em substratos de aço ainda representa um desafio tecnológico, principalmente relacionado à ancoragem do filme ao substrato. O aço inoxidável ferrítico, em função do baixo custo e da facilidade de conformação mecânica, tem sido proposto para aplicação em interconectores de células a combustível e outros dispositivos coletores de corrente. No entanto, a baixa resistência à corrosão do aço inoxidável quando exposto a misturas como ácido sulfúrico e etanol (combustível da célula de etanol direto) compromete o emprego desse substrato sem a presença de um revestimento protetor, que no caso específico, precisa ser condutor eletrônico. Nesse contexto, o presente trabalho visa obter pelo processo de eletrodeposição filmes de carbono sobre aço inoxidável ferrítico e caracterizá-los quanto à morfologia, resistência à corrosão e resistência ao desgaste. A caracterização quanto à resistência ao desgaste foi realizada a partir de ensaios de desgaste a seco no tribômetro, e à resistência à corrosão foi avaliada por monitoramento do potencial de circuito aberto (OCP) e polarização potenciodinâmica em uma solução de 1M etanol e 0,5M de ácido sulfúrico. Esta solução simula o combustível de uma célula de etanol direto. Os resultados indicaram a formação de filme de carbono com boa resistência à corrosão no meio estudado, no entanto com um baixo desempenho relacionado às propriedades tribológicas.

The electrodeposition technique has attracted attention and interest because it uses room temperature and atmospheric pressure. By applying high cathodic potential to some organic solutions, it is possible to deposit carbon film on several substrates. But, the deposition on stainless steel is not simple, because it is necessary to modify the surface to facilitate the anchoring of the film. The interconnector of ferritic stainless steel is the substrate of this paper because it is low cost and easy mechanical forming. However, this metal in contact with sulfuric acid and ethanol has low corrosion resistance. In this context, the steel needs a protective coating, and this coating also needs to be conducive to electricity. This paper presents an investigation about anchoring processes and characterizations of the carbon film on ferritic stainless steel by electro-deposition. The characterizations include morphology, corrosion resistance and wear resistance. The wear resistance characterization was made from conducting dry wear tests in a tribometer, while the corrosion characterization was evaluated by monitoring the open circuit potential (OCP) and polarization potentiodynamic on 1M ethanol and 0,5M sulfuric acid solution. This solution simulates a direct ethanol fuel cell. The results indicate that the obtained carbon films have high corrosion resistance but low tribological proprieties.