Juntas híbridas TPU/AA6061-T6 moldadas por injeção com alta resistência interfacial via tratamentos de superfície baseados em silano

dc.contributor.advisor-co1Canevarolo, Sebastião Vicente
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4153664441338178
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-7959-1872
dc.contributor.advisor1Canto, Leonardo Bresciani
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7287108960864123
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-4138-005X
dc.contributor.authorVasconcelos, Rayana Larissa
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/2438420639837106
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0002-3345-9040
dc.contributor.refereeMarini, Juliano
dc.contributor.refereeStaffa, Lucas Henrique
dc.contributor.refereeChinelatto, Marcelo Aparecido
dc.contributor.refereeBianchi, Otávio
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/4533610255047654
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/2896049826673626
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/2032752593664123
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/0309287112277751
dc.date.accessioned2026-01-28T11:21:37Z
dc.date.issued2025-01-13
dc.description.abstractThe fabrication of polymer-metal hybrid structures with high mechanical performance is related to the constituent materials of such structure, as well as the surface treatments applied to promote polymer-metal adhesion. In this work, thermoplastic polyurethane (TPU) and 6061-T6 aluminum alloy hybrid joints with high interfacial strength were developed by injection overmolding, with metal inserts treated consecutively by abrasion, oxidation and silanization, using different solution concentrations and pH, and a post-molding heat treatment. Metal inserts treated with 2% v/v and pH 10 presented a more hydrophilic surface compared to untreated metal inserts, which contributed to the subsequent polymer-metal adhesion. Analysis of the hybrid joints cross-section indicated the formation of an aluminum oxide layer and a partial TPU infiltration into microcavities on the metal surface. In shear testing, the hybrid joints showed an asymptotic mechanical behavior, in which the force increased continuously up to approximately 3 mm of displacement and, from that point on, remained nearly constant until failure. This suggests that, up to 3 mm of displacement, the measured force is equivalent to the interfacial strength of the hybrid joints. From 3 mm, the TPU intrinsic mechanical strength began to show a more considerable influence on the mechanical behavior of the hybrid joints, since as the material reached its yield point. From 3 mm until the moment of failure, the measured force became a function of the plastic deformation of the TPU. Therefore, the interfacial strength of the hybrid joints was greater than the intrinsic mechanical strength of the TPU, proving the efficiency of the surface treatments applied in the adhesion and performance of the TPU/AA6061-T6 hybrid joints.eng
dc.description.resumoA fabricação de estruturas híbridas de polímero-metal com elevado desempenho mecânico está relacionada aos materiais constituintes de tal estrutura, bem como aos tratamentos de superfície aplicados para promover a adesão polímero-metal. Neste trabalho, foram desenvolvidas juntas híbridas de poliuretano termoplástico (TPU) e liga de alumínio 6061-T6 de alta resistência interfacial pela técnica de sobremoldagem por injeção, com insertos metálicos tratados consecutivamente por abrasão, oxidação e silanização, utilizando diferentes concentrações e pH de solução, além de tratamento térmico pós-moldagem. Insertos metálicos tratados em 2% v/v e pH 10 apresentaram superfície mais hidrofílica em relação a insertos metálicos não tratados, o que contribuiu para a posterior adesão polímero-metal. A análise da seção transversal das juntas híbridas indicou a formação da camada de óxido de alumínio e a penetração parcial do TPU em microcavidades da superfície metálica. Em ensaio de cisalhamento, as juntas híbridas apresentaram comportamento mecânico assintótico, no qual a força aumentou continuamente até aproximadamente 3 mm de deslocamento e, a partir desse ponto, se manteve praticamente constante até a ruptura. Desse modo, pode-se inferir que, até 3 mm de deslocamento, a força mensurada equivale à resistência interfacial das juntas híbridas. A partir de 3 mm, a componente da resistência mecânica intrínseca do TPU passou a exercer influência mais significativa no comportamento mecânico das juntas híbridas, uma vez que o limite de escoamento do TPU foi atingido. De 3 mm até o momento da ruptura, a força mensurada passou a ser uma função da deformação plástica do TPU. Assim, a resistência interfacial das juntas híbridas foi maior que a resistência mecânica intrínseca do TPU, comprovando a eficiência dos tratamentos de superfície aplicados na adesão e no desempenho das juntas híbridas de TPU/AA6061-T6.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.sponsorshipId88887.334837/2019-00
dc.identifier.citationVASCONCELOS, Rayana Larissa. Juntas híbridas TPU/AA6061-T6 moldadas por injeção com alta resistência interfacial via tratamentos de superfície baseados em silano. 2025. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/23497.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/23497
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectSobremoldagem por injeção
dc.subjectEstrutura híbrida de polímero-metal
dc.subjectPoliuretano termoplástico
dc.subjectAdesão
dc.subjectInjection overmoldingeng
dc.subjectPolymer-metal hybrid structureeng
dc.subjectThermoplastic polyurethaneeng
dc.subjectAdhesioneng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.titleJuntas híbridas TPU/AA6061-T6 moldadas por injeção com alta resistência interfacial via tratamentos de superfície baseados em silano
dc.title.alternativeInjection molded TPU/AA6061-T6 hybrid joints with high interfacial strength by silane-based surface treatmentseng
dc.typeTese

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