Tratamento de tubos de alumínio por PEO: uma alternativa para o desenvolvimento de superfícies seletivas de radiação empregadas em coletores solares fototérmicos

Abstract

A oxidação eletrolítica por plasma (PEO) apresenta-se como uma alternativa na criação de superfícies seletivas de radiação empregadas em coletores solares fototérmicos, visto que, no alumínio, um dos possíveis materiais utilizados na fabricação dos tubos empregados nesses sistemas, o revestimento superficial obtido apresenta resultados que vão desde o aumento da sua resistência à corrosão, e ao desgaste, boa estabilidade térmica, bem como melhorias em suas propriedades ópticas e térmicas. Nessa técnica é possível produzir uma superfície oxidada e porosa permitindo a existência de armadilhas ópticas que retêm a radiação nos poros e consequentemente aumenta absorção de calor. Entretanto, o gasto energético para sua aplicação ainda é considerado elevado para indústria. Embora o PEO possibilite o processamento de peças com geometria complexa ou de grande porte, o tratamento de superfícies tubulares, ainda é pouco explorado na comunidade científica. Este trabalho tem como objetivo revestir tubos de alumínio aplicando PEO, com a finalidade de examinar sua eficiência enquanto superfície seletiva de radiação e quais condições experimentais resultaram em melhor custo energético- benefício. Para isso, tubos de uma liga de Al 6060, com 12,7 mm de diâmetro, 1,5 mm de espessura da parede e 50 mm de comprimento foram tratados por PEO numa solução eletrolítica de silicato de sódio com uma concentração de 2 g. L-1, densidade de corrente de 900 A.m-2, utilizando uma fonte de corrente unipolar pulsada (CC), aplicando três ciclos de trabalho diferentes: 40, 50 e 60%, em tratamentos que duraram 2 e 4 min. Após aos tratamentos, as superfícies tratadas foram avaliadas quanto a sua microestrutura e propriedades óticas. Os resultados do tratamento por PEO mostraram a formação de uma superfície porosa de Al2O3 sobre os tubos, cujo tamanho e distribuição de poros variaram com as condições de tratamento. Superfícies com maior porosidade apresentaram uma maior absorção térmica, enquanto a variação dos ciclos de trabalho e do tempo de tratamento, com aplicação do plasma em altas frequências, possibilitaram um controle energético do processo de maneira significativa