Anodização do titânio como processo de modificação de superfície: diferentes combinações no uso de eletrólitos ácidos e alcalinos, de natureza aquosa ou orgânica.

Abstract

Neste trabalho, avaliou-se o efeito de diferentes composições de eletrólitos na morfologia, composição e propriedades hidrofílicas dos filmes produzidos pela oxidação anódica do titânio. O conjunto de eletrólitos considerado na presente investigação engloba alguns componentes chave, que por sua vez, determinam diferenças significativas no pH e na viscosidade do meio, considerando que um grupo de soluções é de natureza predominantemente orgânica e o outro, aquosa. Microscopia Eletrônica de Varredura com análise elementar por Espectroscopia por Dispersão de Energia de Raios-X (SEM/EDS) e Microscopia Eletrônica por Emissão de Campo (FESEM), além de medidas de rugosidade (perfilometria) e de ângulo de contato da água com as superfícies modificadas, Difratometria de Raios X (XRD), Espectroscopia Raman, e também Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIS) foram utilizadas para caracterizar as superfícies modificadas. Buscou-se estabelecer uma correlação entre os diferentes perfis de corrente-tempo durante a anodização, com o tipo de eletrólito usado e com a análise morfológica dos filmes. A condição experimental que levou à formação de nanotubos também foi investigada no modo galvanostático e os resultados foram comparados com aqueles obtidos pela anodização no modo potenciostático. Estas diferenças conduziram a mudanças nos arranjos dos nanotubos que afetaram significativamente a molhabilidade dos filmes formados.

In this study, the effect of different electrolyte compositions on the morphology, composition, and hydrophilic properties of films produced by the anodic oxidation of titanium was evaluated. The set of electrolytes considered in this investigation includes some key components, which in turn determine significant differences in the pH and viscosity of the medium, given that one group of solutions is predominantly organic in nature and the other is aqueous. Scanning Electron Microscopy combined with Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (SEM/EDS) and Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM), as well as roughness measurements (profilometry) and water contact angle measurements on the modified surfaces, X-ray Diffraction (XRD), Raman Spectroscopy, and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) were used to characterize the modified surfaces. An attempt was made to establish a correlation between the different current-time profiles during anodization, the type of electrolyte used, and the morphological analysis of the films. The experimental condition that led to the formation of nanotubes was also investigated in galvanostatic mode, and the results were compared with those obtained by anodization in potentiostatic mode. These differences led to changes in the nanotube arrangements, which significantly affected the wettability of the films formed.