Platinum is one of the well-known catalytic materials for which the electro-oxidation of carbon monoxide better behaves as a sensitive reaction to the catalyst surface structure. For the electro-catalytic reactions that behave like this, the rate (faradaic current density) is the result of the sum of the activity of the different active sites working with very different efficiencies or abilities. In this scenario, different atomic arrangements on the catalyst surface are expected to play different roles in surface-catalyzed reactions. In this article, the functionalities that surface defects (steps) can play in the adsorption and electrocatalytic oxidation of CO on model platinum surfaces are reviewed. Surface defects are indirectly related to the up catalysis as well as to the inhibition of reaction pathways of CO electro-oxidation under very particular conditions; these surface entities are also indirectly related to restrictions for the mobility of adsorbed CO on the (111) terraced surfaces. We analyze the selective activation and deactivation of surface sites by the pH effect, and typical catalytic properties of extended surfaces and shaped-controlled nanoparticles have been discussed thoroughly. We present a model of most active sites involved in the pathways of CO2 formation from the electro-oxidation of adsorbed CO.

A nitretação por plasma consiste num tratamento efetivo para o aumento das durezas superficiais dos aços inoxidáveis, podendo ser realizada em temperaturas inferiores às usadas nos processos convencionais, evitando-se assim, a formação de nitretos de cromo, que prejudicariam a resistência à corrosão do material. Os aços inoxidáveis endurecíveis por precipitação foram desenvolvidos após a Segunda Guerra Mundial em decorrência das necessidades da indústria aeroespacial, que necessitava de materiais resistentes à corrosão em temperaturas mais elevadas. Nesse trabalho, foi produzido um aço inoxidável endurecível por precipitação com uso de Nb e um aço comercial PH 13-8Mo endurecível por precipitados à base de Cu, para fins de comparação em termos de produção de camadas nitretadas e de resistências ao desgaste abrasivo. O Nb mostrou-se um eficiente formador de precipitados endurecedores do aço, com o pico de dureza ocorrendo em poucos minutos de tratamento. Nos dois aços, obtiveram-se camadas nitretadas com boa uniformidade. A resistência ao desgaste do aço com Nb nitretado foi muito superior à do aço PH 13-8Mo também nitretado.

Plasma nitriding is an effective treatment to increase the surface hardness of stainless steel and may be performed in temperatures below those used in conventional nitriding procedures, thereby avoiding the formation of chromium nitrides that would deteriorate the corrosion resistance of the material. The precipitation hardened stainless steels were developed after the Second World War as a result of the needs of the aerospace industry, which needed materials resistant to corrosion at higher temperatures. In this research, a precipitation hardening Nb stainless steel and a PH 13-8Mo precipitation hardened stainless steels with Cu were produced, for purposes of comparison in terms of the production of nitrided layers and abrasive wear resistances. Nb proved to be an effective hardening precipitate former, with the hardness peak occurring within minutes of treatment. In both steels, nitrided layers with good uniformity were obtained. The wear resistance of the nitrided Nb steel was much higher than that presented by the PH 13-8Mo nitrided steel.

Entre as técnicas utilizadas no melhoramento de desempenho de materiais, a deposição na superfície de componentes pode ser eficaz para recuperação de elementos desgastados. Os processos de aspersão térmica, devido a sua versatilidade, quanto à aplicação, tipos de camadas e espessuras, constituem-se numa forma bastante adequada na obtenção de camadas de elevada dureza para proteção ou reparo do componente base, sendo possível revestir substratos metálicos com polímeros, metais ou cerâmicas. Entre esses processos, destacam-se: HVOF (High Velocity Oxygen Fuel), Arc-spray (arco elétrico) e Flame-spray (chama-pó). A seleção de um aço inoxidável, para aplicação, envolve algumas considerações como resistência à corrosão da liga, propriedades mecânicas, fabricabilidade e custo. Nesse trabalho foram usadas amostras do aço AISI 1045, revestidas, com aço inoxidável AISI 420, por meio das técnicas de Arc-Spray, HVOF e Flame-Spray, para o estudo comparativo de suas resistências à corrosão em água do mar, visando à produção de peças de menor custo, em comparação com peças maciças desse aço. Os melhores desempenhos em termos de dureza, porosidade e resistência à corrosão ocorreram na seguinte seqüência crescente: Flame-Spray, Arc-Spray, e HVOF.

Among the techniques used to improve materials performance, deposition on the surface of components is a proper way of recovering worn elements. Thermal spraying processes were developed during the last few years and they are a very suitable method to obtain layers with high hardness for protecting or repairing the base component. Employing these processes, it is possible to overlay metallic substrates with polymers, metals and ceramics. Among these processes are: HVOF, Arc-Spray and Flame-Spray. The selection of a particular type of stainless steel for an application involves some considerations, as the corrosion resistance of the alloy, mechanical properties, manufacture feasibility and cost. In this work, used were samples of AISI 1045 steel, coated with stainless steel AISI 420, using the techniques of Arc-Spray, HVOF and Flame-Spray for the comparative study of their corrosion resistance in sea water, aimed at producing low-cost alternative pieces, compared with massive pieces of steel. The best performances in terms of hardness, porosity levels and corrosion resistance of the layers occurred in the following sequence growing: Flame-Spray, Arc-Spray, and HVOF.

Os aços inoxidáveis endurecíveis por precipitação foram desenvolvidos a partir de 1945, em decorrência das necessidades da indústria aeroespacial em termos da disponibilidade de aços com resistência mecânica e à corrosão, em temperaturas mais elevadas, superiores às dos aços inoxidáveis tradicionais, aliadas à facilidade de soldagem. Esses aços apresentam microestruturas martensíticas do tipo substitucional, endurecidas posteriormente por precipitados. Nesse trabalho, foram produzidos dois aços com composições alternativas usando o Nb como formador de precipitados, bem como um aço PH13-8Mo para efeito de comparação, em termos de resistências mecânica e à corrosão. O Aço 1 apresentou resistência à corrosão semelhante à do aço PH13-8Mo e o Aço 2 apresentou resistência mecânica próxima à do aço PH13-8Mo.

Precipitate-hardened stainless steel was developed in 1945 as a consequence of the aerospace industry’s need for a high-strength steel that would be resistant to corrosion at high temperatures, and easily welded exceeding the properties of conventional stainless steel. This steel possesses substitutional martensitic microstructures that can afterwards be hardened by precipitation. For this research, two types of steel with alternative compositions were produced by using Nb as a precipitate producer, and PH13-8Mo steel for comparison purposes in terms of mechanical and corrosive resistance. Steel 1 showed corrosive resistance similar to PH13-8Mo and Steel 2 presented mechanical resistance close to that of PH13-8Mo.

Os aços inoxidáveis supermartensíticos (SMSS) são usados em ambientes agressivos devido à sua boa soldabilidade, boas propriedades mecânicas em temperaturas elevadas e superior resistência à corrosão sob tensão. Aplicações na exploração de petróleo demandam superior combinação de propriedades e os aços inoxidáveis duplex e superduplex têm sido aplicados nessa área, a despeito de seus custos elevados. Os SMSS consistem numa alternativa técnica e econômica ao uso daqueles aços. Nesse trabalho, adições de Nb e Ti foram realizadas com o intuito de minimizar o efeito de sensitização, promover o refino de grãos e foram estudados os aspectos microestruturais e a resistência à corrosão por pites em água do mar. A formação e a evolução dos pites foram acompanhadas por ensaios de corrosão, microscopia óptica e eletrônica, focalizando suas morfologias. O aço com Ti apresentou o melhor desempenho quanto à corrosão, com o maior potencial de corrosão e menor potencial de pite entre os aços em estudo. O aço com Nb, apesar de apresentar potencial de corrosão superior ao do aço sem adição, teve um potencial de pite inferior ao do mesmo.

Supermartensitic stainless steel (SMSS) is increasingly used in harsh environments due to its good weldability and mechanical properties at higher temperatures and high resistance to corrosion under stress. Applications in oil exploration demand a superior combination of properties and duplex and superduplex stainless steels have been widely applied in this area, despite their high costs. SMSS provides a technical and economical alternative for these steels. In this research, additions of Nb and Ti were made in order to minimize the sensitization effect and to promote grain refinement, studying the microstructural aspects and the pitting corrosion resistance in seawater. Pitting formation and evolution were accompanied by corrosion testing, optical and electronic microscopy. The Ti alloyed steel showed the best corrosion performance, with the greatest corrosion potential and the lowest pitting potential. The steel with Nb addition presented a higher corrosion potential than that of the steel without additions but had a lower pitting potential.

A dureza e, conseqüentemente, a resistência ao desgaste dos aços inoxidáveis austeníticos podem ser acentuadamente aumentadas, sem perdas na resistência à corrosão, com a produção de camadas superficiais pelo tratamento de nitrocementação por plasma. Nesse trabalho, foram nitrocementadas por plasma, na temperatura de 450°C, amostras do aço AISI 316L. As camadas obtidas foram caracterizadas por meio de ensaios micrográficos, de microdureza e de microdesgaste. A camada produzida constituiu-se de duas regiões, sendo a mais externa constituída de nitrocarbonetos de cromo e, abaixo dela, verificou-se a presença de austenita expandida, rica em nitrogênio, com dureza próxima a 850HV. A espessura média total da camada foi de, aproximadamente, 40µm. Sua resistência ao desgaste foi muito superior à do substrato.

Hardness and consequently wear resistance of austenitic stainless steel can be highly increased, without losing corrosion resistance, by plasma nitrocarburizing surface treatment. In this re-search, an AISI 316L stainless steel was plasma nitrocarburized at 450°C, and the obtained layers were characterized by optical microscopy, microhardness and micro-wear tests. It was verified that the layer is composed of chromium nitrides precipitates and beneath them, a nitrogen rich expanded austenite, with hardness around 850HV. The total average thickness of the layer was about 40µm and presented good uniformity. The wear resistance of the layer was much higher than that of the substrate.

O alcóxido heterometálico [FeCl{Ti2(OPr i)9}] (1) foi utilizado como um precursor de fonte única para a preparação de óxidos de Fe/Ti sob atmosfera inerte. Três procedimentos sintéticos distintos foram adotados no processamento de 1, com o emprego de soluções aquosas ácidas (HNO3 ou HCl), ou na ausência de ácido mineral. Os produtos foram caracterizados por difratometria de raios X (pó), microscopia eletrônica de varredura combinada com espectroscopia de dispersão de raios X (MEV/EDS) e espectroscopias Raman, de ressonância paramagnética eletrônica (RPE) e Mössbauer. Os óxidos produzidos contêm titânio(IV) e ferro(III) (ou ferro(II)), dependendo das condições de reação e das temperaturas de tratamento térmico. Uma interessante redução de ferro(III) a ferro(II), que levou à obtenção de ilmenita (FeTiO3), foi observada a 1000 ºC no sistema contendo HNO3. Estudos por MEV/EDS revelaram uma distribuição altamente heterogênea dos metais em todos os produtos, possivelmente relacionada com a presença de um conteúdo significativo de carbono e de defeitos estruturais (vacâncias de oxigênio) nos sólidos.

The heterometal alkoxide [FeCl{Ti2(OPr i)9}] (1) was employed as a single source precursor for the preparation of Fe/Ti oxides under inert atmosphere. Three different synthetic procedures were adopted in the processing of 1, either employing aqueous HNO3 or HCl solutions, or in the absence of mineral acids. Products were characterised by powder X-ray diffractometry, scanning electron microscopy combined with energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM/EDS) and Raman, electron paramagnetic resonance (EPR) and Mössbauer spectroscopies. Oxide products contained titanium(IV) and either iron(III) or iron(II), depending on reaction conditions and thermal treatment temperatures. An interesting iron(III)→iron(II) reduction was observed at 1000 ºC in the HNO3-containing system, leading to the detection of ilmenite (FeTiO3). SEM/EDS studies revealed a highly heterogeneous metal distribution in all products, possibly related to the presence of a significant content of carbon and of structural defects (oxygen vacancies) in the solids.

The indigo blue dye is widely used in the textile industry. When discarded, besides polluting the environment, it affects the appearance and transparency of aquatic bodies, causing damage to flora and fauna. The removal of this dye from industrial effluents is difficult due to its resistance towards degradation. This work proposes the recovery of indigo blue by electroflocculation, as a subsidy for the treatment of effluents from the jeans industry.

Neste trabalho a oxidação do fenol foi utilizada como reação modelo para estabelecer uma investigação sistemática da atividade eletrocatalítica de ânodos do tipo ADE com composição nominal Ti/Ru0,3M0,7O2 e Ti/Ir0,7M0.3O2 (M = Ti and Sn) em NaClO4 1,0 mol L-1. Nas condições de VC a oxidação do fenol, independente do material anódico, favorece a polimerização e bloqueia completamente a atividade do eletrodo após poucos ciclos voltamétricos. A seguinte atividade catalítica intrínseca é observada nas condições voltamétricas: Ti/Ru0,3Ti0,7O2 >> Ti/Ru0,3Sn0,7O2 > Ti/Ir0,7Ti0,3O2 > Ti/Ir0,7Sn0,3O2. Entretanto, experimentos de eletrólise (i = 40/80 mA cm-2) realizados em escala laboratorial mostraram que a escolha apropriada do material anódico pode aumentar consideravelmente a quantidade de CO2 como produto final da eletrólise. Técnicas de CLAE e COT foram utilizadas para quantificar os produtos formados durante as eletrólises. Os materiais anódicos investigados mostraram boa habilidade de oxidação do fenol, redução do COT de 80% foi atingida para o eletrodo de composição Ti/Ru0,3Ti0,7O2. A benzoquinona formada na primeira hora de eletrólise é consumida gradativamente com o progresso da reação. Ácidos málico, maleico e malônico também foram identificados como sub-produtos da oxidação do fenol.

In this paper, phenol oxidation was used as a probe reaction to carry out a systematic investigation of the electrocatalytic activity of DSA-type anodes with nominal compositions equal to Ti/Ru0.3M0.7O2 and Ti/Ir0.7M0.3O2 (M = Ti and Sn) in 1.0 mol L-1 NaClO4. Under CV conditions, phenol oxidation favors polymerization that completely blocks the electrode activity after few cycles independently of the anode material. The following intrinsic catalytic efficiency was observed under CV conditions: Ti/Ru0.3Ti0.7O2 >> Ti/Ru0.3Sn0.7O2 > Ti/Ir0.7Ti0.3O2 > Ti/Ir0.7Sn0.3O2. However, electrolysis experiments (i = 40/80 mA cm-2) run in laboratory-scale showed that the proper choice of anode material can improve the yields of CO2 as final product. HPLC and TOC techniques were used in order to quantify the electrode efficiency. It is important to emphasize that all anodes presented good ability to oxidize the phenolic portion, and a TOC reduction as high as 80% was observed for the Ti/Ru0.3Ti0.7O2 electrode. Benzoquinone formed in the beginning of the electrolysis is continuously oxidized as the reaction proceeds. Malic, tartaric and malonic acids were also identified as other by-products of phenol oxidation.

Neste trabalho rutênio foi depositado em níveis de sub-monocamadas sobre Pt (100) através da deposição espontânea em vários tempos de deposição. As superfícies de Pt(100)/Ru foram analisadas pela técnica de STM ex-situ para visualizar a morfologia dos depósitos de rutênio formados sobre a superfície da Pt (100). Foi observada a formação de aglomerados de rutênio com diâmetros entre 1,0 e 4,5 nm e com espessura biatômica no centro das ilhas. Observou-se que as ilhas de rutênio estão homogeneamente distribuídas sobre os terraços da platina e não ocorre deposição preferencial sobre os degraus ou defeitos superficiais. O grau de recobrimento de rutênio foi avaliado pelo decréscimo das cargas voltamétricas dos picos de adsorção-dessorção de hidrogênio dos eletrodos Pt(100)/Ru. Os eletrodos Pt(100)/Ru com grau de recobrimento de ~ 0,3 mostraram uma alta atividade para a eletrooxidação de etanol. Os resultados eletroquímicos suportam fortemente o mecanismo bifuncional para o aumento na oxidação do etanol.

In the present work ruthenium was deposited in submonolayer amounts on Pt(100) by spontaneous deposition at several deposition times. The Pt (100)/Ru surfaces were analyzed using ex-situ STM to image the deposits characteristic of ruthenium on Pt (100). It was observed the formation of ruthenium islands with diameters between 1.0 and 4.5 nm with bi-atomic thickness in the center of the islands. A homogeneous distribution of the ruthenium islands on the platinum terraces was found, with no preferential deposition on steps or surface defect sites. The ruthenium coverage degree had been calculated by the decrease of charge of the hydrogen adsorption-desorption peaks in the cyclic voltammograms of the Pt(100)/Ru electrodes. The Pt(100)/Ru electrodes with a ruthenium coverage degree of ca. 0.3 showed a high activity for the ethanol electrooxidation. The electrochemical experimental results support strongly the bifunctional mechanism for the enhanced ethanol oxidation.

Platinum is widely used as electrode in electrocatalytic processes, however the use of polycrystalline electrodes introduces a series of variables in the electrochemical system due to the aleatory contribution of all the crystallographic orientations with different surface packing of atoms. Single crystal platinum electrodes of low Miller index present surface structure of high regularity and serve as model to establish a correlation among the macroscopic and microscopic properties of the electrochemical interface. Therefore, the main aim of this work is the study of the voltammetric profiles of the reversible adsorption-desorption of hydrogen on Pt(100), Pt(110) and Pt(111), in order to correlate the electrochemical properties of each different orientation with the surface atomic structure.

Neste trabalho a oxidação eletroquímica do formaldeído é estudada sobre eletrodos dimensionalmente estáveis preparados por decomposição térmica de percursores (correspondentes cloretos). Foram utilizados como eletrodos de trabalho: Ti/Ir0.3Ti0.7O2, Ti/Ru0.3Ti0.7O2 e Ti/Ir0.2Ru0.2Ti0.6O2. As eletrólises foram realizadas galvanostaticamente em uma célula do tipo filtro prensa em soluções 0,5 mol L-1 H2SO4 com concentração inicial de formaldeído de 100 mmol L-1. A concentração de formaldeído decresce rapidamente com o tempo de eletrólise sendo que o eletrodo ternário (Ir + Ru + Ti) é o que apresenta maior atividade catalítica. O ânodo contendo somente Ir, apesar de maior carga superficial é o de menor atividade eletrocatalítica. Para a oxidação de ácido fórmico, formado pela oxidação de formaldeído, a presença de Ir na composição do ânodo não favorece o processo, sendo o ânodo contendo somente Ru o mais efetivo para este processo.

The electrochemical oxidation of formaldehyde is studied on dimensionally stable anodes prepared by thermal decomposition of precursors (the corresponding chlorides). The working electrodes used were: Ti/Ir0.3Ti0.7O2, Ti/Ru0.3Ti0.7O2 and Ti/Ir0.2Ru0.2Ti0.6O2. The electrolyses were performed galvanostatically in a filter press cell with 0.5 mol L-1 H2SO4 solutions with initial formaldehyde concentration equal to 100 mmol L-1. The concentration of formaldehyde decreases fast with the electrolysis time, with the ternary anode (Ir + Ru + Ti) presenting the best performance for this step. The anode containing only Ir, despite presenting the higher superficial charge, is the one with the lowest electrocatalytic activity. For the formic acid oxidation step, the presence of iridium in the anode composition does not promote the process, the anode containing only ruthenium being the most effective for this step.

This paper describes in detail a technique employed to grow quasi-spherical single crystals of noble metals for electrochemical applications, using platinum as an example. The metal beads were formed by melting the extremity of a wire in an oxygen / butane flame. X-ray techniques were used to check the crystallization and to determine the orientation of the crystals. Treatment with a pure hydrogen flame followed by a cooling procedure in a hydrogen / argon atmosphere were used for conditioning the well-defined platinum single crystal surfaces. Finally, electrochemical characterization of the Pt(111), Pt(110) and Pt(100) surfaces was done in diluted sulfuric acid solution in the hydrogen adsorption / desorption potential region.

Neste trabalho realizou-se um estudo de caracterização metalúrgica do amálgama dentário Dispersalloy produzido pela empresa Dentsply Ind. e Com. Ltda., por meio da análise da sua composição química, utilizando-se a técnica espectrofotométrica de absorção atômica, procedendo-se em seguida, a análise metalográfica, utilizando-se microscopia eletrônica de varredura. A seguir, foi realizado um estudo de resistência à corrosão, utilizando-se técnicas eletroquímicas tradicionais de polarização e espectroscopia de impedância, em meio e condições que simulam a agressividade do ambiente bucal. Para isto, as amostras foram obtidas pelo processo de amalgamação mecânica, método usualmente utilizado pelos dentistas no próprio consultório, para a preparação da restauração dentária. A liga comercial Dispersalloy, representante da categoria de amálgamas de alto teor de cobre, tipo fase dispersa, foi escolhida para este estudo por ser bastante comercializada nos mercados nacional e internacional e, também por ser uma liga metálica moderna, bastante estudada, mas que ainda sofre corrosão no meio bucal.

The corrosion of dental amalgam in aqueous media was interpreted by means of a.c. impedance techniques and anodic polarization. The Nyquist and Bode diagrams are influenced by the porous structure of the amalgams, the surface film formation and the adsorption of intermediates. In general, the impedance spectra are rather complex and very difficult to interpret. The Dispersalloy amalgam (high copper, dispersion type alloy) was characterized by scanning electron microscopy and energy dispersive X ray analysis. The chemistry analysis was determined by atomic absorption spectrophotometry. Although high copper amalgams as a group show superior physical properties and clinical performance to low copper amalgams, a high copper content does, not necessarily mean improved clinical performance. Neverthelless, they too, corrode in the mouth.