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Title in Portuguese: Ligas de zinco de interesse tecnológico: estudo do revestimento anticorrosivo ZnAl e da eletrodeposição do semicondutor ZnTe.
Title: Zinc leagues of technological interest: study of the anticorrosive covering ZnAl and the electroplating of the ZnTe semiconductor
Author: Silva, Paulo Sérgio Gomes da
Advisor(s): Lima Neto, Pedro de
Keywords: Eletroquímica
Energia solar
Issue Date: 2006
Citation: SILVA, P. S. G.; LIMA NETO, P. (2006)
Abstract in Portuguese: O presente trabalho consiste no estudo de revestimentos funcionais com aplicação industrial nos setores metal-mecânico e energia. Para isto, foram estudados revestimentos de ZnAl, como camada protetora contra a corrosão, e realizado o desenvolvimento e a caracterização do revestimento (filme) semicondutor ZnTe para o aproveitamento da energia solar. Adicionalmente, foi desenvolvido um revestimento (filme fino) transparente condutor SnO2:F, depositado sobre vidro comum, para ser usado como substrato na eletrodeposição do filme ZnTe. O estudo de corrosão do revestimento Zn-55Al (galvalume), depositado sobre substrato de aço carbono, foi feito como parte da caracterização de materiais tecnológicos que estão sendo produzidos no Brasil. O filme semicondutor policristalino de ZnTe foi produzido por técnica eletroquímica, bem como a sua caracterização básica por voltametria cíclica e cronoamperometria. O substrato transparente condutor foi produzido por spray pyrolysis a partir de parâmetros operacionais definidos no próprio laboratório. A produção do substrato transparente condutor foi feita por ser uma técnica ainda inexistente em processos industriais e comerciais no Brasil, tendo que ser importado. Foram usadas técnicas eletroquímicas para o estudo de corrosão do revestimento industrial Zn55Al, obtenção e caracterização do ZnTe e estabilidade química do SnO2:F. A caracterização morfológica foi feita por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Associada ao MEV pode-se citar a técnica de Energia Dispersiva de raios-X (EDX) como uma técnica semi-quantitativa e semi-qualitativa na complementação do estudo morfológico. A técnica de difração de raios-X (DRX) foi utilizada como técnica qualitativa e estrutural que esclareçam as informações obtidas por MEV e EDX. A xii caracterização ótica dos filmes SnO2:F e ZnTe foi feita por transmitância na faixa do visível, que é a faixa de operação para sistemas fotovoltaicos. Foi observado que o revestimento Zn55Al, mesmo com um potencial de corrosão menor que o zinco puro, apresentou maior resistência à corrosão devido à formação de camada passivante e que o processo de corrosão inicia-se nas regiões interdendríticas, ricas em zinco com formação microrrachaduras. Este comportamento foi comparativo entre os testes acelerados em meio aquoso, em atmosfera marinha e avaliação por perda de massa. Na obtenção dos filmes ZnTe, foi observado que no pH = 4,5 ocorre a formação do filme de estequiometria 1:1 a um potencial –0,60V (versus Ag/AgCl), e temperatura de 60oC, ao abrigo da luz visível (escuro). Adicionalmente, por medidas de transmitância, foi determinado o gap de energia (Eg) de 2,44 eV, com lmáx = 702,3nm, condição satisfatória para o uso em janelas de conversão fotovoltaica. Os filmes de SnO2:F apresentaram transmitância máxima de 92,27% em l = 682nm e resistência média de superfície de 30±10 W/ . Por outro lado, foi observado por volttametria cíclica, uma boa estabilidade eletroquímica em meio ácido (pH = 1) por voltametria cíclica.
Abstract: The present work consists of the functional coatings study with industrial application in the sectors metal-mechanic and energy. For this, coatings of ZnAl had been studied, as protective layer against the corrosion and carried through the development and the characterization of the coatings (film) ZnTe semiconductor for use to advantage of the solar energy. Additionally, an coatings was developed (fine film) transparent SnO2:F conductor, deposited on common glass, to be used as substratum in the electroplating of the ZnTe film. The study of corrosion of the Zn5Al coatings (galvalume), deposited on steel, it was made as part of the characterization of technological materials that are being produced in Brazil. The film polycrystalline semiconductor of ZnTe was produced by electrochemical technique as well as its basic characterization by cyclic voltammetry and chronoamperometry. The conducting transparent substratum was produced by spray pyrolysis from defined operational parameters in our laboratory. The production of the conducting transparent substratum was made by being one still inexistent technique in industrial and commercial processes in Brazil, having that to be mattered. They had been used electrochemical techniques for the study of corrosion of the industrial coatings Zn5Al, attainment and characterization of the ZnTe and chemical stability of the SnO2:F. The morphologic characterization was made by scanning electron microscopy (MEV), and the compositional measurements by EDX to complementation of the morphologic study. The technique of DRX, was used as qualitative and structural studies to complement the information gotten for MEV and EDX. The characterization optics of the films SnO2:F and ZnTe was made by transmittance in the band of the visible, that it is the band of operation for photovoltaic systems. It was observed that the Zn5Al coatings, with a less potential of corrosion then pure zinc, presented greater resistance to the corrosion due formation of passiveness xiv layer and the corrosion process initiated in the interdendritics regions, rich in zinc with cracks formation. This behaviour was comparative as well as immersion tests and sea atmospheric tests and evaluation for loss of mass. An stoichiometric ZnTe films, it was observed that in pH = 4.5 the formation of the film of stoichiometry 1:1 at -0,60V (vs. Ag/AgCl), and temperature of 60°C, on the absence of the visible light. Additionally, by measures of transmittance was determined the energy gap of 2.4 eV, with lmáx = 702.3nm, satisfactory condition for the use in windows of photovoltaic conversion. The films of SnO2:F had presented maximum transmittance of 92.27% in l =682 nm and average resistance of surface of 30±10 W/ . On the other hand, it was observed an electrochemical stability in acid medium (pH = 1) by cyclic voltammetry.
Description: SILVA, P. S. G. Ligas de zinco de interesse tecnológico: estudo do revestimento anticorrosivo ZnAl e da eletrodeposição do semicondutor ZnTe. 2006. 120 f. Tese (Doutorado em Química Orgânica) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2006.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/10922
metadata.dc.type: Tese
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