Aplicação de espectroscopia de fotoelétrons ao estudo de processos de corrosão e oxidação de superfícies metálicas : Inconel 182, Fe/Cu(100) e U-Zr-Nb.

Abstract

Neste trabalho é apresentado um estudo do processo de corrosão/oxidação de três sistemas constituídos de materiais metálicos por espectroscopia de fotoelétrons. No primeiro sistema foi investigada a corrosão do Inconel 182 em ambiente simulado de um reator de água pressurizada. Amostras com e sem tratamento químico superficial foram expostas ao ambiente simulado por um período de até 8 semanas. O óxido formado na superfície das amostras em diferentes condições foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de fotoelétrons excitados com raios X (X-Ray Photoelectron Spectroscopy - XPS). As comparações entre os resultados obtidos para os filmes de óxidos formados nas amostras tratadas e não tratadas apontaram diferenças, sendo as principais, o crescimento de uma camada de óxido menos espessa, e relativamente rica em Cr na amostra tratada quimicamente. No segundo sistema foi estudada a oxidação inicial em temperatura ambiente de filmes epitaxiais de Fe cfc e de Fe ccc crescidos sobre Cu (100). Os filmes foram depositados em duas diferentes espessuras para se obter as superfícies cfc Fe (100) e ccc Fe (110). Os resultados, obtidos utilizando espectroscopia de fotoemissão na linha TEMPO do Syncronton de Soleil, mostraram a formação de distintos filmes de óxido. As superfícies também apresentaram diferentes cinéticas de oxidação e a superfície ccc Fe (110) mostrou maior reatividade. A análise dos dados sugeriu a formação de Fe1-xO e Fe3O4 na superfície ccc Fe (110) e Fe1-xO na superfície cfc Fe (100). No último sistema foi investigada a oxidação inicial de ligas U-Zr-Nb em temperatura ambiente. Para isto, as ligas foram expostas a oxigênio em atmosfera de ultra alto vácuo. A análise do pico U 4f mostrou a rápida formação de UO2 na superfície, e uma similar cinética de oxidação entre o U e as ligas U-Zr-Nb. Os elementos de liga apresentaram lenta oxidação, e vários compostos foram observados na análise dos espectros Zr 3d e Nb 3d. O pico Zr 3d sugeriu a formação ZrO2, ao passo que o pico Nb 3d apresentou um aumento significativo na sua largura, apontando a necessidade de um ajuste que sugeriu a formação de NbO, NbO2 e Nb2O5 após os diferentes ciclos de exposição.