Caracterização por XPS de filmes passivos formados sobre aços de baixa liga em meio de bicarbonato

Abstract

Recebido em 5/1/04; aceito em 29/10/04; publicado na web em 4/2/05 XPS CHARACTERIZATION OF PASSIVE FILMS FORMED ON MILD STEELS IN BICARBONATE MEDIUM. Passive films formed in bicarbonate solutions on carbon steel, chromium steel and high speed steel have been characterized by XPS. The passive films formed on chromium and high speed steels showed superior protective properties than those formed on carbon steel. It was confirmed by XPS that the steel composition influences the passive film composition. Chromium oxide and hydroxide, as well as molybdenum and tungsten oxides and hydroxides are present in the passive film of chromium steel and high speed steel, respectively, besides iron oxide and hydroxide. The more complex composition of the oxide film on high speed steel explains its electrochemical behaviour and highest corrosion resistance.Keywords: passive film; steel; XPS. INTRODUÇÃOA espectroscopia fotoeletrônica de raios X (XPS) utiliza um feixe incidente de raios X, o qual causa a ejeção de elétrons dos níveis do cerne dos átomos da amostra 1 . A energia dos fotoelétrons é característica para cada átomo da tabela periódica e, portanto, a análise elementar torna-se possível, dando origem ao nome espectroscopia eletrônica para análise química, ESCA. A energia dos elétrons é muito baixa, e somente aqueles elétrons das primeiras monocamadas podem ser detectados. Para evitar perdas de energia, é necessário executar a análise em sistemas de alto vácuo, UHV.A energia do elétron ejetado é afetada pelo estado de valência do elemento, o qual também pode ser medido. Este é conhecido como o efeito do deslocamento químico e é uma das maiores potencialidades da técnica de XPS.Inúmeras publicações utilizam a técnica de XPS, complementar aos estudos eletroquímicos e de corrosão 2-5 .É bem estabelecido da literatura 1-3 que a adição de molibdênio (Mo) aumenta a resistência à corrosão por pites de aços inoxidá-veis, devido ao fato que o Mo aumenta a estabilidade do filme passivo. Isso foi confirmado pela resposta eletroquímica, tal como redução na densidade de corrente crítica, um aumento na extensão da região passiva e um decréscimo nas densidades de corrente passiva e transpassiva 4 .Muitos trabalhos têm abordado a modificação do filme passivo induzida pelo Mo, usando técnicas de análise ex situ, tais como a espectroscopia eletrônica Auger, AES, e a espectroscopia fotoeletrônica de raios X, XPS 5-8 . Os perfis de profundidade de concentração Auger do filme passivo mostraram que sua parte interna é composta principalmente por óxido de crômio 4 misturado com outras fases, tais como Cr(OH) 3 ou CrOOH 6 . Em contraste, a parte externa do filme é composta principalmente de hidróxido de ferro FeOOH e γ-Fe 2 O 3 (estrutura pseudo-espinélio). A adição de uma pequena quantidade de Mo ao aço inoxidável Fe-Cr aumentou a concentração de crômio na interface da parte interna do filme/aço 8-11 e, também, a razão da fase óxido Cr 2 O 3 em relação à fase hidróxido CrOOH ou Cr(OH) 3 10,12 . A caracterização por XPS e AES do filme passivo for...

The nanostructure and microstructure of steels: Electrochemical Tafel behaviour and atomic force microscopy

“…This is corroborated by the interpretation given to the AFM image, where we can deduce that the features with $40 nm diameter size, present in the steel surface, are related to attack by Nital on the parts of the surface other than chromium carbide. Supporting this evidence, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis confirmed the presence of Cr 2 O 3 , Cr(OH) 3 and metallic Cr in the surface of chromium steel after 24 h immersion in 0.5 M NaHCO 3 [28]. On the other hand, the fact that chromium is present in this steel microstructure as carbides, as well as in solid solution in the iron matrix, aids in understanding its behaviour with respect to pitting corrosion.…”