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Estudos teóricos e experimentais da inibição da corrosão do aço SAE 1020 pelos compostos 2-(Nitrometileno)-1-3-Oxazinano e 2-(Nitrometileno) Hexahidropirimidina
Use este link compartilhar ou citar este material: http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/1057343
Registro completo de metadados
| Metadados | Descrição | Idioma |
|---|---|---|
| Autor(es): dc.contributor | Ferreira, Elivelton Alves | - |
| Autor(es): dc.contributor | http://lattes.cnpq.br/9791486511562981 | - |
| Autor(es): dc.contributor | Paes, Lilian Weitzel Coelho | - |
| Autor(es): dc.contributor | http://lattes.cnpq.br/6250137821020315 | - |
| Autor(es): dc.contributor | Machado, Sérgio de Paula | - |
| Autor(es): dc.contributor | http://lattes.cnpq.br/9181245778205654 | - |
| Autor(es): dc.contributor | Vitorazi, Letícia | - |
| Autor(es): dc.contributor | http://lattes.cnpq.br/0136656577599009 | - |
| Autor(es): dc.contributor | http://lattes.cnpq.br/0057048579644179 | - |
| Autor(es): dc.creator | Silvério, Raquel Leal | - |
| Data de aceite: dc.date.accessioned | 2025-08-21T20:14:19Z | - |
| Data de disponibilização: dc.date.available | 2025-08-21T20:14:19Z | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2025-05-12 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2025-05-12 | - |
| Fonte completa do material: dc.identifier | https://app.uff.br/riuff/handle/1/38225 | - |
| Fonte: dc.identifier.uri | http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/1057343 | - |
| Descrição: dc.description | A decapagem ácida é um processo industrial crucial para a limpeza e preparação de superfícies metálicas, removendo óxidos, ferrugem e impurezas. Este procedimento é amplamente utilizado na produção de aço de baixo carbono, que é fundamental para componentes de máquinas e estruturas metálicas. Contudo, as ligas de aço de baixo carbono são altamente suscetíveis à corrosão durante a decapagem ácida, o que representa um desafio econômico significativo. A aplicação de inibidores de corrosão é uma estratégia eficaz para mitigar essa corrosão, reduzindo a dissolução do ferro e o consumo de ácido, além de minimizar a emissão de vapores nocivos. Compostos orgânicos contendo heteroátomos tais como N e O, além de grupos funcionais polares têm se mostrado altamente eficazes na inibição da corrosão. Neste trabalho, foi realizada a avaliação dos compostos 2-(nitrometileno)-1,3-oxazinano (NOX) e 2-(nitrometileno)hexahidropirimidina (NHE) como inibidores de corrosão em soluções aquosas de HCl 1 mol L- ¹ no aço SAE 1020. Esse estudo abrange modelagem molecular com o uso da Teoria do Funcional de Densidade (TFD) para descrever as propriedades eletrônicas e estruturais dos inibidores, além de técnicas eletroquímicas e gravimétricas para análise experimental. Os testes OCP mostraram que ambos os inibidores apresentaram comportamento misto. Para NHE, o potencial de corrosão estabilizou-se em -460 mV após 25 minutos, enquanto com NOX, estabilizou-se em -470 a -480 mV após 20 minutos. Nas curvas de polarização, observou-se uma redução significativa nas densidades de corrente catódica, especialmente com NOX, e uma dependência com a concentração dos inibidores. As taxas de corrosão diminuíram com a adição de inibidores, sendo mais pronunciada para NOX, com uma eficiência máxima de 89,42% em 3,8 mmol L- ¹. A eficiência de NHE foi de até 80,14% em 4,0 mmol L⁻¹. A EIS revelou que o aumento da concentração de NOX resultou em uma eficiência de inibição que subiu até 88,3% em 3,8 mmol L- ¹, e depois os valores de eficiência decresceram, enquanto para NHE, a eficiência aumentou continuamente até 4,0 mmol L- ¹. A técnica de perda de massa revelou que NOX atingiu eficiência de 91% em 3,8 mmol L-1 , mostrando eficiência superior em comparação com NHE. Além disso, o mesmo inibidor apresentou uma inibição de 42,8%. Os modelos de isotermas de adsorção mostraram que o modelo de Temkin foi o mais adequado para NOX, enquanto o modelo de Frumkin foi melhor para NHE. Os valores de variação da energia livre de Gibbs (ΔGºads) foram -24,90 kJ/mol para NOX e -19,16 kJ/mol para NHE, indicando adsorção espontânea. O NOX demonstrou mecanismos mistos de adsorção, enquanto o NHE apresentou predominantemente interações físicas. Ademais, os resultados elipsométricos sugerem que o NOX atua como um inibidor de corrosão volátil eficaz em condições atmosféricas agressivas, vapores de solução aquosa de HCl 3,0 mol L-1 , mas sua eficácia diminui após cinco horas de exposição ao ambiente corrosivo. Cálculos teóricos de TFD corroboraram os resultados experimentais, prevendo uma eficiência superior do NOX na inibição da corrosão ácida em comparação com o NHE. Esses resultados confirmam que NOX é um inibidor mais eficaz, com resistência à corrosão significativamente aumentada no aço SAE 1020. | - |
| Descrição: dc.description | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior | - |
| Descrição: dc.description | Acid pickling is a crucial industrial process for cleaning and preparing metal surfaces, and removing oxides, rust, and impurities. This procedure is widely used in producing low-carbon steel, which is essential for machine components and metal structures. However, low-carbon steel alloys are highly susceptible to corrosion during acid pickling, which poses a significant economic challenge. The application of corrosion inhibitors is an effective strategy to mitigate this corrosion, reducing iron dissolution and acid consumption and minimizing the emission of harmful vapors. Organic compounds containing heteroatoms such as N and O, along with polar functional groups, are highly effective in inhibiting corrosion. In this work, the compounds 2 - (nitromethylene)-1,3-oxazinane (NOX) and 2-(nitromethylene)hexahydropyrimidine (NHE) were evaluated as corrosion inhibitors in aqueous solutions of 1 mol L⁻¹ HCl on SAE 1020 steel. This study encompasses molecular modeling using Density Functional Theory (DFT) to describe the electronic and structural properties of the inhibitors, in addition to electrochemical and gravimetric techniques for experimental analysis. The OCP tests showed that both inhibitors exhibited mixed behavior. For NHE, the corrosion potential stabilized at - 460 mV after 25 minutes, while with NOX, it stabilized at -470 to -480 mV after 20 minutes. In the polarization curves, a significant reduction in cathodic current densities was observed, especially with NOX, and a dependence on the concentration of the inhibitors was noted. Corrosion rates decreased with the addition of inhibitors, being more pronounced for NOX, with a maximum efficiency of 89.42% at 3.8 mmol L-¹. The efficiency of NHE was up to 80.14% at 4.0 mmol L⁻¹. The EIS revealed that the increase in NOX concentration resulted in an inhibition efficiency that rose to 88.3% at 3.8 mmol L-¹, after which the efficiency values decreased, whereas, for NHE, the efficiency increased continuously up to 4.0 mmol L⁻¹. The weight loss technique revealed that NOX achieved 91% efficiency at 3.8 mmol L⁻¹, showing superior efficiency to NHE. Additionally, the same inhibitor exhibited a 42.8% inhibition. The adsorption isotherm models showed that the Temkin model was most suitable for NOX, while the Frumkin model was better for NHE. The Gibbs free energy change (ΔGºads) values were - 24.90 kJ/mol for NOX and -19.16 kJ/mol for NHE, indicating spontaneous adsorption. NOX demonstrated mixed adsorption mechanisms, while NHE exhibited predominantly physical interactions. Furthermore, the ellipsometric results suggest that NOX acts as an effective volatile corrosion inhibitor under controlled atmospheric conditions, vapors of 3,0 mol L-1 aqueous HCl solution. However, its efficacy decreases after five hours of exposure to the corrosive environment. DFT theoretical calculations corroborated the experimental results, predicting the superior efficiency of NOX in inhibiting acidic corrosion compared to NHE. These results confirm that NOX is a more effective inhibitor, with significantly increased corrosion resistance in SAE 1020 steel. | - |
| Descrição: dc.description | 116 f. | - |
| Formato: dc.format | application/pdf | - |
| Idioma: dc.language | pt_BR | - |
| Direitos: dc.rights | Open Access | - |
| Direitos: dc.rights | CC-BY-SA | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Corrosão | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Inibidores de corrosão | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Inibidores orgânicos | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Teoria funcional da densidade | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Aço carbono | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Aço SAE | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Inibidores de adsorção | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Permeação de hidrogênio | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Produção intelectual | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Engenharia Metalúrgica | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Corrosion | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Corrosion inhibitors | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Organic inhibitors | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Density functional theory | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Carbon steel | - |
| Título: dc.title | Estudos teóricos e experimentais da inibição da corrosão do aço SAE 1020 pelos compostos 2-(Nitrometileno)-1-3-Oxazinano e 2-(Nitrometileno) Hexahidropirimidina | - |
| Tipo de arquivo: dc.type | Dissertação | - |
| Aparece nas coleções: | Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense - RiUFF | |
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