Utilize este identificador para referenciar este registo: http://hdl.handle.net/10400.21/3744
Título: Tratamento de superfícies metálicas por nanotecnologia
Autor: Miguel, Helder Pedro de Sousa e Abreu Palma
Orientador: Barreiros, Ana Maria
Rodrigo, António José Silveiro
Palavras-chave: Tratamento de aço
Treatment of steel
Nanopartículas
Nanoparticles
Nanotecnologia
Nanotechnology
Tratamento de superfícies metálicas
Metal surface treatment
Data de Defesa: Set-2013
Editora: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa
Citação: MIGUEL, Helder Pedro de Sousa e Abreu Palma - Tratamento de superfícies metálicas por nanotecnologia. Lisboa: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, 2013. Dissertação de mestrado.
Resumo: Ao longo dos últimos anos, as restrições ambientais têm sido cada vez maiores, com legislação específica para cada tipo de Indústria e para cada tipo de poluente, levando os industriais a procurar soluções alternativas com menor impacto ambiental, quer por uma crescente consciencialização ambiental, quer para reduzir custos associados à obrigatoriedade do tratamento dos diferentes poluentes, enquadrando-se no conceito de Desenvolvimento Sustentável. Uma das principais indústrias poluidoras é a de tratamento de superfícies metálicas, nomeadamente ao nível dos fosfatos por aplicação dos métodos tradicionais de fosfatação amorfa ou cristalina no tratamento de superfícies. Este tipo de indústria é um relevante emissor de fosfatos, poluentes cada vez mais restritos. Estes poluentes são responsáveis pelo favorecimento da ocorrência do fenómeno da eutrofização no meio ambiente. Em outro tipo de indústrias, estão a ser restringidos em inúmeras aplicações com a utilização de soluções alternativas isentas de fosfatos. É o caso, por exemplo, das indústrias lácteas ou da indústria cervejeira. Também nos detergentes domésticos se restringe e/ou limita a utilização de fosfatos. Assim, um dos objetivos do atual trabalho é promover e estudar métodos alternativos às fosfatações amorfas e cristalinas, habitualmente utilizadas nas indústrias de tratamento de superfícies, mantendo ou incrementando, os resultados ao nível da resistência à corrosão, resistência mecânica e aderência da tinta. Neste trabalho realiza-se o estudo da utilização de nanopartículas no tratamento de aço, por conversão da camada superficial. Após a realização de alguns ensaios experimentais à escala laboratorial e após os bons e promissores resultados obtidos, em termos de resistência à corrosão e aderência da tinta procedeu-se à implementação do método à escala industrial. A partir desses ensaios também foi possível comprovar que os processos de conversão com recurso a nanopartículas melhoram a resistência à corrosão face a métodos tradicionais, como a fosfatação amorfa. Um aspeto de elevado relevo é a aderência da tinta onde os resultados dos testes realizados superaram as melhores expectativas. O impacto ambiental é claramente inferior em termos de emissão de fosfatos sendo de futuro necessário avaliar qual o impacto e qual a melhor forma de avaliar as consequências da emissão de nanopartículas para o meio ambiente. A atual dissertação focou-se no estudo do tratamento de conversão no aço comum, sendo relevante mencionar que estas tecnologias poderão ser aplicadas em outro tipo de metais, nomeadamente alumínio, onde já existem numerosos estudos e testes industriais com bons resultados com este tipo de tecnologia. Também relativamente à aderência da tinta existem recentemente desenvolvimentos para a aplicação de produtos promotores de aderência de pintura sobre superfícies metálicas, que se enquadram na designação de tratamento nanotecnológico dada a ordem de magnitude da capa produzida (nanómetros). Este tipo de produtos também aumenta a resistência à corrosão do conjunto substrato + pintura e são igualmente úteis como inibidores de corrosão em processos de tratamento anteriores à pintura. Neste trabalho experimental compara-se o método de fosfatação amorfa com o método de conversão nanotecnológica realizada em 3 etapas. Conforme será desenvolvido e comprovado no presente trabalho existe uma franca melhoria ao nível da aderência da tinta. Com o método de conversão nanotecnológica também se obtiveram bons resultados de resistência à corrosão no teste de CNS. Também se conclui que existe uma redução ao nível de emissões de fosfatos. Existem outras melhorias, verificadas e comprovadas localmente, nomeadamente ao nível da manutenção das instalações, dado que, com menor formação de lamas e de incrustações, existe um menor entupimento dos injetores permanecendo também a instalação mais limpa.
Abstract: Over the past years, environmental restrictions have been increasing, with specific legislation for each type of industry and for every type of pollutant, leading manufacturers to seek alternatives with less environmental impact, either by growingenvironmental awareness, both to reduce costs associated with mandatory treatment of different pollutants, it fits into the concept of Sustainable Development. One of the main polluting industries is the treatment of metal surfaces, particularly at the level of phosphates by applying the traditional methods of amorphous or crystalline phosphate surface treatment. This type of industry is an important emitting phosphate, pollutants increasingly restricted. These pollutants are responsible for facilitating the occurrence of the phenomenon of eutrophication in the environment. In other industries, are to be restricted in many applications the use of alternative solutions free of phosphates. This is the case, for example, dairy industry or brewing industry. Also in household detergents is limited and / or restricts the use of phosphates. Thus, one objective of the current work is to promote and study alternative methods to amorphous and crystalline phosphatizing, commonly used in the industries of surface treatment, keeping or increasing, the results in terms of corrosion resistance, mechanical resistance and paint adhesion. This work is carried out to study the use of nanoparticles for the treatment of steel by converting the surface layer. After carrying out some experimental tests on a laboratory scale and after the good and promising results in terms of corrosion resistance and paint adhesion proceed to the implementation of the method on an industrial scale. From these tests it was also possible to establish that the conversion processes with the use of nanoparticles to improve corrosion resistance compared to traditional methods, such as amorphous phosphatizing. One aspect is the high relief where paint adhesion results of the tests exceeded all expectations. The environmental impact is clearly inferior in terms of emission of phosphates being of future necessary to evaluate the impact and how best to assess the consequences of the emission of nanoparticles into the environment. The current dissertation study focused on the conversion of treatment in ordinary steel, but is relevant to mention that these technologies can be applied in other types of metals, including aluminum, where there are already numerous studies and industrial tests with good results with this type of technology. Also for paint adhesion are recent developments for applying product promoters paint adhesion on metal surfaces , which fall under the designation of nanotechnology treatment given the order of magnitude of the cover produced ( nanometers ) . Such products also increase the corrosion resistance of the whole paint + substrate and are also useful as corrosion inhibitors in treatment processes prior to painting. In experimental work we compare the method of the amorphous phosphate conversion method nanotechnology done in 3 steps. As will be developed and demonstrated in thiswork there is a clear improvement in terms of paint adhesion. With the conversion method nanotechnology also obtained good results in the corrosion test chamber salt spray. We also conclude that there is a reduction in the level of emissions of phosphates. There are other improvements, verified and proven locally, particularly as regards themaintenance of facilities, since less sludge formation and fouling, there is less clogging of nozzles also staying cleaner installation.
Descrição: Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica
Peer review: yes
URI: http://hdl.handle.net/10400.21/3744
Aparece nas colecções:ISEL - Eng. Quim. Biol. - Dissertações de Mestrado

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