5.1 – Observação Visual das Pastilhas Confeccionadas
Comparando as pastilhas das diferentes ligas confeccionadas e apresentadas nas Figuras 5.1 (a) e 5.1 (b), é possível observar-se as diferenças entre os aspectos (tonalidade, brilho e incandescência), os quais similarmente aconteceram nas faces superiores (frente) e faces inferiores (verso) destas pastilhas.
FIGURA 5.1 (a) - Pastilhas das ligas Ti-Zr, resultantes do processo de fundição em forno plasma- skull (frente).
Amostra 10
Amostra 6 Amostra 7 Amostra 8 Amostra 9 Amostra 11 Amostra 1 Amostra 2 Amostra 3 Amostra 4 Amostra 5
FIGURA 5.1 (b) - Pastilhas das ligas Ti-Zr, resultantes do processo de fundição em forno plasma- skull (verso).
Assim, as amostras variaram, entre si, em colorações que foram modificando da amarela dourada - Amostra 10 (Ti-cp), azul avermelhada - Amostra 01 e Amostra 02, tonalidade intermediária entre azul avermelhada e verde acinzentada - Amostra 03, Amostra 04, Amostra 05, Amostra 06 e Amostra 07, até verde acinzentada - Amostra 08, Amostra 09 e Amostra 11 (Zr-cp), apresentaram-se em “degrade”. Estas diferenças foram sugestivas de haver algumas relações entre as proporções das concentrações dos elementos químicos, titânio e zircônio, presentes nas pastilhas e as suas respectivas colorações e demonstraram uma possível ocorrência do desenvolvimento de reação de óxido-redução 106 durante o processo da fusão que resultou na formação destes filmes coloridos que foram distribuídos uniformes superficialmente muito finos sobre as amostras. Portanto, é visível que a formação deste filme está menos acentuada nas amostras de números (5, 6, 7, 8 e 9). Sendo que as amostras 7 e 8 o filme de óxido é aparentemente inexistente. Também, foram efetuados cortes transversais em todas as pastilhas e não foi verificado aprofundamento da camada do filme. As partes internas, em todas as amostras, se apresentaram iguais quanto a serem não incandescentes e quanto à coloração e ao brilho, os quais são, respectivamente, prateados e metálicos.
É interessante ressaltar que este tipo de oxidação não se apresentou nestas amostras quando foram expostas ao meio ambiente. As amostras que foram cortadas para serem submetidas aos ensaios e colocadas em pedaços, as partes internas expostas na atmosfera do Laboratório de Corrosão e Ligas Metálicas do
Amostra 10
Amostra 6 Amostra 7 Amostra 8 Amostra 9 Amostra 11 Amostra 1 Amostra 2 Amostra 3 Amostra 4 Amostra 5
NUTEC, durante 02 (dois) anos, em nenhum pedaço houve a formação de um filme similar aos observados nas camadas superficiais das pastilhas como conseqüência do processo de fusão. Mostra-se com isto que todas as ligas confeccionadas oferecem muito boa resistência a corrosão quando expostas em atmosfera natural, ou seja, expostas à agressividade atmosférica. Até mesmo se esta atmosfera for tão fortemente agressiva como as condições ambientais do laboratório de ligas metálicas e corrosão, situado em Fortaleza – CE que é classificada como uma cidade de atmosfera tropical marinha fortemente agressiva para a resistência da maioria dos materiais existentes 57.
5.2 – Análises Comparativas dos Espectrogramas e Ensaios Químicos Por EDS - Filme Superficial e Parte Interna
Dos resultados dos ensaios por microscopia eletrônica de varredura e das análises químicas através do EDS realizados em cada uma das amostras das pastilhas identificadas pelos números 2, 7, 10 e 11, foram obtidos os espectrogramas, Figura 5.2 e Figura 5.3 e as respectivas composições químicas, Tabela 5.1. Os pedaços analisados destas pastilhas foram identificados como sendo retirados da parte interna (miolo) e da parte onde apresenta desenvolvimento do filme superficial. A apresentação dos espectrogramas das duas partes, lado a lado, para a mesma amostra foi feita para facilitar uma avaliação comparativa entre estas partes. A fim de se concluir quanto à homogeneidade total de cada uma das pastilhas deste estudo.
Amostra 2 – Ti-10Zr (parte interna) Amostra 2 – Ti-10Zr (filme superficial)
Amostra 7 – Ti-50Zr (parte interna) Amostra 7 – Ti-50Zr (filme superficial)
FIGURA 5.2 - Espectrogramas das análises por energia dispersiva de raios-X (EDS). Amostras 2 e 7 (parte interna); Amostras 2 e 7 (filme superficial).
Amostra 10 – Ti-cp (parte interna) Amostra 10 – Ti-cp (filme superficial)
Amostra 11 – Zr-cp (parte interna) Amostra 11 – Zr-cp (filme superficial)
FIGURA 5.3 - Espectrogramas das análises por energia dispersiva de raios-X (EDS). Amostras 10 e 11 (parte interna); Amostras 10 e 11 (filme superficial).
TABELA 5.1 – Composição Química das Amostras Resultante das Análises Por Energia Dispersiva de Raios X (EDS)
Amostra Elementos Analisados (EDS) Parte InternaRESULTADOS (%)Filme Superficial
2 ZircônioTitânio 87,48 91,59 12,52 8,41 7 Titânio 46,66 34,66 Zircônio 52,68 48,64 Impurezas em silício 0,66 - Oxigênio - Presença 10 Titânio 100,00 100,00 11 Zircônio 99,58 74,68 Impurezas em silício 0,42 - Oxigênio - Presença
5.2.1 – Observações Quanto à Homogeneidade Total das Pastilhas 2, 7, 10 e 11 Com exceção da pastilha Amostra 10, Ti – cp, as demais pastilhas, 2, 7 e 11, não têm massa bruta de fusão homogênea em todos os seus pontos. Pois, os resultados da composição química dos pedaços retirados da parte interna de cada uma das pastilhas, 2, 7 e 11 são diferentes dos resultados determinados nos pedaços onde apresenta desenvolvimento do filme superficial.
5.2.2 – Observações Quanto às Características do Filme Envolvendo Toda a Superfície das Pastilhas 2, 7, 10 e 11.
Em todas as pastilhas confeccionadas da série Ti-Zr, o filme que envolve por completo a área superficial se apresenta, visivelmente uniforme. Porém, este filme, em cada pastilha, é visivelmente diferente;
Nas pastilhas 2 e 10 não foram identificados picos de oxigênio nos espectros resultantes dos pedaços analisados que se apresentam com inclusão do filme superficial como também, não foi detectado teor de oxigênio na composição química dos pedaços retirados das partes internas.
Nas pastilhas 7 e 11 foram identificados os picos de oxigênio nos espectros resultantes dos pedaços analisados que se apresentam com inclusão do filme superficial e não foi detectado teor de oxigênio na composição química dos pedaços retirados das partes internas.
Comparando-se os resultados da composição química das pastilhas 2, 7, 10 e 11, entre os pedaços que apresentam filme superficial e os pedaços da parte
interna é possível constatar que a presença de oxigênio no filme superficial das amostras que contêm zircônio em maior concentração é preferencial nas amostras que contêm titânio em maior concentração e que a camada de oxidação é apenas superficial. Não foi detectada presença de oxigênio na parte interna de todas as pastilhas analisadas por EDS.
5.2.3 – Considerações Quanto a Composição Química das Pastilhas 2, 7, 10 e 11
Existe um teor de silício como impureza detectada nos pedaços da pastilha Zr-cp e nos pedaços da pastilha 7, respectivamente na ordem de, 0,42% e 0,66 % . Já na pastilha Ti-cp e pastilha 2 não foi detectada impureza.
Deve ser enfatizado que independente da possibilidade de ter acontecido uma reação de oxidação que é confirmada pela presença de oxigênio nos filmes desenvolvidos sobre a superfície das Amostras 7 e 11, respectivamente, 46,66 %Ti, 52,68 %Zr e 0,66 %Si e o Zr – cp, as quais são ligas com predominância do elemento zircônio superior a 50% ficam confirmadas através dos resultados de EDS que existe diferença das concentrações destas amostras, entre as partes internas (miolo) e as partes revestidas com um filme superficial, isto é, estas pastilhas 7 e 11 não são homogêneas. Possivelmente, esta capa de fusão seja tipo Į case14.
Nas ligas de titânio não se apresenta a reação de oxidação pela presença de oxigênio no filme, mas como nas ligas de Zr, as ligas de Ti, também, apresentam- se como amostras não totalmente homogêneas, ou seja, a camada superficial tem concentração em proporção Ti para Zr diferente da parte interna das amostras (do miolo), a qual pode ser considerada, também, similar a Į case 14.
5.3 - Composição Química das Pastilhas das Ligas Confeccionadas da Série Ti- Zr
Conforme foi descrito, no procedimento de ensaio, as amostras das pastilhas foram submetidas às técnicas de determinação por espectrometria de absorção atômica de chama para as análises dos elementos químicos metálicos, titânio e zircônio. E as técnicas de combustão direta para as determinações de carbono, enxofre, oxigênio e nitrogênio.
No entanto, os elementos carbono, enxofre, oxigênio e nitrogênio presentes nestas amostras, sempre se encontravam em valores muito baixos, traços. Então, nem todos estes ensaios apresentaram resultados satisfatórios e apenas para algumas amostras foi possível quantificar, somente, o carbono e o enxofre.
Já, o oxigênio e o nitrogênio não foram detectados em nenhuma das amostras. Os resultados quantificados constam na Tabela 5.2. Também, não foram detectadas as presenças das impurezas de Carbono e Enxofre nas amostras (A3; A7; A9 e A11), por isso essas amostras estão excluídas desta tabela.
TABELA 5.2 – Resultados das Impurezas Analisadas Por Combustão Direta (Carbono e Enxofre) Nas Amostras das Pastilhas Confeccionadas.
ELEMENTOS