Análise eletroquímica, morfológica e topográfica de variações da liga de Cantor pré e pós corrosão

Abstract

As ligas de alta entropia têm recebido atenção crescente na comunidade científica devido à elevada desordem configuracional e à consequente estabilidade de fase, que resultam em propriedades mecânicas, térmicas e eletroquímicas superiores às observadas em ligas metálicas convencionais. Entre essas ligas, a CrMnFeCoNi, proposta por Cantor, consolidou-se como sistema equiatômico de referência, servindo de base para variações composicionais destinadas a otimizar resistência à corrosão, estabilidade passiva e desempenho eletroquímico. Neste trabalho, foram investigados três sistemas multicomponentes CrMnFeCoNi, CrFeCoNiCu e AlMnFeCoCu,’ sintetizados por fusão a arco, com o objetivo de analisar o efeito da substituição elementar sobre características estruturais, topográficas e eletroquímicas antes e após exposição a meio salino (3,5% NaCl). A caracterização estrutural por difração de raios-X permitiu identificar as fases cristalinas predominantes e as alterações decorrentes das modificações composicionais. A análise microestrutural via microscopia eletrônica de varredura acoplada à espectroscopia de energia dispersiva possibilitou quantificar redistribuições elementares e perdas associadas aos mecanismos de corrosão. As análises topográficas por microscopia de força atômica evidenciaram variações de rugosidade e morfologia superficial induzidas pelo ataque corrosivo. Paralelamente, os ensaios eletroquímicos de polarização potenciodinâmica e espectroscopia de impedância eletroquímica forneceram parâmetros vitais para sua caracterização eletroquímica, desta maneira permitindo comparar com precisão o comportamento corrosivo das ligas. Os resultados demonstraram que a variação composicional influencia diretamente a estabilidade passiva, a cinética de dissolução anódica e os mecanismos de corrosão localizada. Entre as ligas avaliadas, a CrMnFeCoNi apresentou desempenho superior, com filmes passivos mais homogêneos, menores densidades de corrente de corrosão e maior estabilidade eletroquímica frente ao meio salino. Assim, confirma-se que a configuração clássica proposta por Cantor mantém-se como referência entre sistemas multicomponentes, reforçando seu potencial como base para o desenvolvimento de Ligas de alta entropia com maior durabilidade e resistência em ambientes agressivos.

High-entropy alloys have received increasing attention in the scientific community due to their high configurational disorder and consequent phase stability, resulting in mechanical, thermal, and electrochemical properties superior to those observed in conventional metallic alloys. Among these alloys, CrMnFeCoNi, proposed by Cantor, has consolidated itself as a reference equiatomic system, serving as a basis for compositional variations aimed at optimizing corrosion resistance, passive stability, and electrochemical performance. In this work, three multicomponent systems CrMnFeCoNi, CrFeCoNiCu, and AlMnFeCoCu, synthesized by arc melting, were investigated with the objective of analyzing the effect of elemental substitution on structural, topographic, and electrochemical characteristics before and after exposure to a saline medium (3.5% NaCl). Structural characterization by X-ray diffraction allowed the identification of the predominant crystalline phases and the changes resulting from compositional modifications. Microstructural analysis via scanning electron microscopy coupled with energy dispersive spectroscopy made it possible to quantify elemental redistributions and losses associated with corrosion mechanisms. Topographic analyses by atomic force microscopy evidenced variations in roughness and surface morphology induced by corrosive attack. In parallel, electrochemical tests of potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy provided vital parameters for their electrochemical characterization, thus allowing a precise comparison of the corrosive behavior of the alloys. The results demonstrated that compositional variation directly influences passive stability, anodic dissolution kinetics, and localized corrosion mechanisms. Among the evaluated alloys, CrMnFeCoNi showed superior performance, with more homogeneous passive films, lower corrosion current densities, and greater electrochemical stability against the saline medium. Thus, it is confirmed that the classic configuration proposed by Cantor remains a reference among multicomponent systems, reinforcing its potential as a basis for the development of high-entropy alloys with greater durability and resistance in aggressive environments.