tratamento para obtenção de TaC em superfície de grafite: eletrodeposição em meio de fluoretos fundidos
Denise Villela Barcza Stockler Pinto (FM) (1), Antonio Fernando Sartori (PQ) (2),
Hélcio José Izário Filho (PQ) (3), Fernando Vernilli Júnior (PQ) (2) e Nivaldo Baccan (PQ) (4).
Instituto de Química da Universidade de São Paulo - USP
Departamento de Engenharia de Materiais - Faenquil
Departamento de Engenharia Química - FAENQUIL
Instituto de Química da Universidade de Campinas - UNICAMP
A espectrometria de absorção atômica com atomização eletrotérmica em forno de grafite, como método analítico, apresenta alta sensibilidade de detecção. Muitos analistas realizam pré-tratamentos nos tubos de grafite de maneira a minimizar interferências durante a análise; esses pré-tratamentos consistem na formação de carbeto na superfície do tubo [1].
Mellors e Senderoff [2] estudaram a eletrodeposição de metais refratários em meio de sais fundidos, utilizando vários substratos, entre eles o grafite.
Neste trabalho foram feitos ensaios de eletrodeposição de tântalo sobre grafite, seguidos de tratamento térmico.
Objetivos
Os objetivos do presente trabalho foram:
determinação dos parâmetros operacionais para o eletrorrevestimento de grafite com tântalo;
tratamento térmico dos tubos revestidos para formação do carbeto de tântalo.
Métodos
Os testes de eletrodeposição foram realizados utilizando-se o solvente eutético LiF-NaF-KF (29,2 - 11,7 - 59,1% em massa, respectivamente), com adição de 15% em massa de K2TaF7 [2].
O dispositivo utilizado para obtenção dos revestimentos de tântalo, bem como os procedimentos de preparação do banho eletrolítico e da eletrólise, já foram descritos em trabalhos anteriores [3,4].
As condições de operação adotadas para o eletrorrevestimento dos tubos de grafite foram definidas a partir do trabalho de Mellors [1] e com base em resultados obtidos em outros estudos [4,5]. Assim, neste trabalho, as condições de operação adotadas para a eletrólise foram: densidade de corrente de 20 mA/cm2, tempo de duração da eletrólise de 120 minutos e temperatura de 750oC.
O tratamento térmico dos tubos revestidos através da eletrólise foi realizado em forno Tripolar. A camada de carbeto de tântalo foi analisada por difração de raios X; a morfologia dos grãos foi observada através de microscopia eletrônica de varredura.
Resultados
O depósito obtido através da eletrólise em meio de fluoretos fundidos, pode ser considerado de boa qualidade. As condições de operação adotadas podem ser consideradas adequadas para o eletrorrevestimento de tubos de grafite com tântalo.
A formação da camada de carbeto de tântalo, após tratamento térmico, foi confirmada através da análise por difratometria de raios X.
O exame da seção transversal do tubo de grafite eletrorrevestido revelou uma interface (carbeto de tântalo/grafite) bem definida, com boa aderência entre o depósito e o substrato, e ausência de porosidades e incrustações.
A dificuldade observada nesta técnica foi a remoção do tubo de grafite do suporte do catodo, após a eletrólise.
Conclusões
A técnica da eletrólise em meio de fluoretos fundidos à temperatura de 750oC, em densidade de corrente de 20 mA/cm2 e tempo de 120 minutos, foi efetiva para a formação do revestimento de tântalo. O depósito obtido pode ser considerado adequado analiticamente, por ser liso, aderente, homogêneo, sem porosidades, incrustações ou microtrincas. O tratamento térmico realizado em atmosfera de argônio com 3x10-8 MPa e temperatura de aproximadamente 2500oC possibilitou a formação de uma perfeita camada de carbeto de tântalo (espessura de 26 mm).
[1] VOLSKY, A.B. “Terminology for the modification of graphite tubes with high-melting carbides used in eletrothermal atomic absorption spectrometry”. Spectrochim. Acta. v. 8, n. 50, p. 1417-1419 (1995).
[2] MELLORS, G.W. ; SENDEROFF, S. “The electroforming of refractory metals”. Plating, v. 51, p. 972-975 (1964).
[3] PINTO, D.V.B.S.; SARTORI, A.F.; AGOSTINHO,S.M.L. “Revestimento de Aço Carbono com Tântalo por eletrodeposição em Meio de Fluoretos Fundidos”. Anais do XI Congresso Iberoamericano de Eletroquímica - XI Simpósio Brasileiro de Eletroquímica e Eletroanalítica, p. 691-693 (1994).
[4] PINTO, D.V.B.S.; SARTORI, A. F.; AGOSTINHO, S.M.L. “Eletrorrevestimento de cobre com tântalo em meio de fluoretos fundidos”. Anais do XI Simpósio Brasileiro de Eletroquímica e Eletroanalítica, p. 149 (1999).
[5] PINTO, D.V.B.S.; AGOSTINHO, S. M. L.; SARTORI, A. F. “Otimização do eletrorrevestimento de aço carbono com tântalo em meio de fluoretos fundidos”. Anais da 22ª Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química - v. 3, EQ-054 (1999).
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