Deposição de nanofilmes de óxido de zinco obtidos via deposição física de vapor para proteção à corrosão de ligas de magnésio

Abstract

As ligas de Mg são leves, mecanicamente resistentes, biocompatíveis e biodegradáveis, ideais para aplicações que requerem baixo peso e boa resistência mecânica, comparáveis com as do alumínio, tornando estes os materiais estruturais mais leves atualmente. Embora as ligas ZK possuam a maior resistência mecânica dentre as de Mg, sua passividade à corrosão e baixa trabalhabilidade à quente limitam seu uso, a exemplo da ZK60. Adicionar 1,5% de mischmetal (MM) aumenta a temperatura de trabalho e a resistência à corrosão, mas não impede que ela ocorra. A engenharia de superfícies auxilia a reduzir este problema, por meio da fabricação de recobrimentos de alta densidade com a técnica de deposição física de vapor (PVD) é uma opção para mitigar esses problemas, visto que permite a deposição de filmes finos e densos. Uma destas técnicas é o DC Sputtering. Outra técnica em particular, o High Power Impulse Magnetron Sputtering (HiPIMS) permite controle da orientação, densidade e espessura dos filmes, por meio da variação dos parâmetros de deposição. Recobrimentos de ZnO foram reportados como semicondutores com atividade bactericida quando nanoestruturados, enquanto, quando densos, promovem proteção à corrosão do substrato. Todavia filmes nanoestruturados exigem temperaturas baixas e os densos são obtidos em temperaturas acima de 300°C. Neste trabalho, ligas ZK60 e ZK60+1,5MM foram fabricadas e recobertas com ZnO utilizando DC Sputtering variando a temperatura em 24°C, 150°C, 250°C e 300°C. Os filmes apresentaram uma evolução de espessura e de orientação. Filmes depositados a 24°C apresentaram melhores resultados de corrosão, em contrapartida à formação de filmes mais frágeis e de cristalitos menores. Os filmes foram avaliados via microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios-X (DRX), microscopia de força atômica (AFM) e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS). Ao depositar via HiPIMS, variando a tensão de bias aplicada para avaliar o impacto na morfologia dos filmes, foram obtidos revestimentos densos, com espessura média de 1,717μm e superfície porosa, analisados por MEV e DRX. A dureza e módulo elástico dos filmes foram obtidas por meio de ensaios de nanodureza.