Investigações das propriedades térmicas de alumínio tratado por oxidação eletrolítica assistida por plasma

Abstract

O alumínio é um dos materiais mais utilizados em vários setores da indústria. Devido ao baixo custo, se comparado ao cobre, e considerando sua abundância de oferta, o interesse nas propriedades térmicas do alumínio tem aumentado. Neste contexto, a proposta desta pesquisa é avaliar as propriedades térmicas de amostras de alumínio tratadas por oxidação eletrolítica plasmática (PEO), em eletrólitos de silicato de sódio, utilizando espectroscopia fotoacústica. A rugosidade, morfologia e a composição química dos revestimentos foram analisados, respectivamente, por perfilometria, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS). A porosidade da camada superficial do revestimento foi estimada pelo software de processamento de imagem digital, utilizando imagens da análise de MEV, enquanto difração de Raios X (DRX) foi utilizada para determinar a estrutura cristalina das superfícies tratadas. Os resultados das análises demonstraram que os revestimentos, predominantemente constituídos por γ-Al2O3, são rugosos, com superfícies porosas e apresentam boa resistência mecânica. A espectroscopia de absorção de UV-VIS demonstrou que a amostra tratada absorveu em média 18% mais radiação na região infravermelha quando comparada com amostras sem tratamento. Em consequência, como revelado pela espectroscopia fotoacústica a difusividade térmica das amostras tratadas é pelo menos 30% maior se comparada ao alumínio não tratado e 700% maior do que a alumina convencional.

Aluminum is one of the most widely used materials in several areas of the industry. Owing to lower cost, if compared to copper, and considering its abundance, the interest on the thermal properties of aluminum has increased. In this context, the proposal of this research is to evaluate the thermal properties of aluminum samples treated by Plasma electrolytic oxidation (PEO), in sodium silicate electrolytes, using photoacoustic spectroscopy. Roughness, morphology and chemical composition of the coatings have been analyzed, respectively, by profilometry, scanning electron microscopy (SEM) and X-ray energy dispersive spectroscopy (EDS). The porosity of the surface layer was estimated by digital image processing using SEM micrographs while X-ray diffraction (XRD) was used for determining the crystalline structure of the treated surfaces. The results of the analyses have shown that the coatings, predominantly constituted by γ-Al2O3, are rough, with porous surfaces and present good mechanical resistance. UV-Vis absorption spectroscopy has shown that the treated sample absorbed on average 18% more radiation in the infrared region than the pristine samples. In consequence, as revealed by photoacoustic spectroscopy the thermal diffusivity of the treated samples is at least 30% larger if compared to untreated aluminum and 700% larger than that of conventional Alumina