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#acessibilidade: imagem de um avião branco em uma pista de pouso/decolagem, é possível ver as turbinas, asas, cabine de comando, estabilizador vertical e fuselagem do avião. Ao fundo há um céu com nuvens em tom de azul com magenta claro. Imagem: Airbus/Divulgação
Texto escrito pela colaboradora Ana Beatriz Vieira Gomes, orientada pelos professores Renato Altobelli Antunes e Mara Cristina Lopes de Oliveira
Você já se perguntou do que são constituídas as grandes peças de uma aeronave e como elas resistem às condições extremas de temperatura e pressão na atmosfera? Pois bem, deve imaginar que o material deve ser leve e resistente às condições atmosféricas. Será que um material desse tipo existe? Seria composto de um único elemento ou de um conjunto de elementos? Recebe tratamento? Esse texto, fruto do projeto que visa estudar as aplicações de técnicas e incorporações de materiais que atenuam os efeitos da corrosão na liga de alumínio 2024-T3, aprimorando a durabilidade do material em ambientes hostis, parte do Programa das Tecnologias nas áreas Aeronáutica e Aeroespacial do CNPq (projeto: 406291/2022-5 / bolsa: 101532/2024-5) desenvolvido na UFABC, ajuda a entender como são produzidos os materiais que constituem aeronaves.
Talvez, ao imaginar um material leve e resistente, deve ter vindo à sua mente o Alumínio. Você acertou. Mas é um pouco mais complexo que isso. O alumínio puro (Al) é abundante na crosta terrestre e possui baixa densidade comparado a outros metais como o cobre e o ferro, o que gera grande interesse industrial. No entanto, o alumínio puro possui aplicabilidade restrita devido às suas propriedades, e, por isso, é comumente combinado a outros materiais [2] formando o que chamamos de ligas metálicas. Essas ligas são materiais compostos por um metal predominante, no caso, o alumínio e outros dois ou mais elementos em sua composição, como o cobre, o silício, o manganês e o magnésio. Em particular, esses dois últimos elementos conferem ao alumínio maior usinabilidade e trabalhabilidade, características essenciais para a fabricação de peças.. As ligas de alumínio são classificadas em séries, sendo a série 2xxx amplamente utilizada em aplicações aeroespaciais [4]. As ligas de alumínio da série 2xxx possuem diversas propriedades relevantes para a aplicação aeroespacial, como a baixa densidade do material, boas propriedades mecânicas e principalmente, resistência [1]. ã São utilizadas na fabricação de componentes estruturais como a asa e fuselagem de aeronaves [3]. Apesar de serem leves e resistentes, essas ligas são suscetíveis à corrosão, sendo necessário utilizar sistemas e processos químicos de proteção contra agentes corrosivos para minimizar seus impactos [4].
Um dos processos de proteção mais utilizado é a anodização, um processo eletroquímico que induz a formação de uma camada de óxido na superfície da liga de alumínio, que atua como um isolante e retarda a corrosão do material, aumentando sua durabilidade. Essa camada de óxido é formada ao imergir o alumínio em uma solução aquosa chamada banho eletrolítico. Nesse sistema, uma chapa de aço inoxidável é inserida como um cátodo (polo negativo) e o alumínio é conectado ao pólo positivo (ânodo). Ao aplicar uma corrente elétrica no sistema, o alumínio sofre oxidação devido ao oxigênio da água presente na solução, formando uma camada de óxido de alumínio na superfície [4]. Entretanto, no processo de anodização formam-se poros na camada de óxido que podem comprometer a função da camada em proteger o material contra a corrosão, por isso, é realizada a etapa de incorporação de materiais bidimensionais como o grafeno e o MXene, que aderem a esses poros.
Parâmetros como a temperatura, composição do banho, densidade da corrente e tempo de anodização conferem diferentes resultados na espessura dessa camada protetora do material [1]. Portanto, a anodização é uma técnica essencial para aumentar a durabilidade do material, oferecendo isolamento elétrico e melhorando a adesão de revestimentos e pinturas.
Referências bibliográficas:
[1] COSTERANO GUADAGNIN, Hellen. Corrosion resistance study of AA2524 anodized in sulphuric-tartaric acid and sealed with hybrid coatings. 2017. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2017. doi:10.11606/T.3.2017.tde-20072017-152947. Acesso em: 2024-12-02.
[2] Xianwen Yang, Ruidi Li, Tiechui Yuan, Linda Ke, Jie Bai, Kai Yang, A comprehensive overview of additive manufacturing aluminum alloys: Classifications, structures, properties and defects elimination, Materials Science and Engineering: A, Volume 919. Acesso em: 2024-12-02.
[3] Cavalcante, F. F., & da Silva, W. S. (2017). Comportamento Mecânico da Liga de Alumínio 2024 Submetida a Diferentes Tempos de Envelhecimento. HOLOS, 8, 86–100. Acesso em: 2024-12-02.
[4] PRADA RAMIREZ, Oscar Mauricio. Estudo da resistência à corrosão da liga de alumínio 2024-T3 clad anodizada em ácido tartárico sulfúrico e pós-tratada em banho contendo íons Ce. 2019. Dissertação (Mestrado em Engenharia Metalúrgica e de Materiais) – Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2019. doi:10.11606/D.3.2019.tde-16092019-091627. Acesso em: 2024-12-02.
Para saber mais:
El descubrimiento del Aluminio en aviones – LA GRAN HISTORIA
NASA leva alumínio para a fronteira final
Outros divulgadores:
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