SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ

DIREÇÃO GERAL – CAMPUS BELÉM

COORDENAÇÃO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGIA

Fábio Santos de Sousa

Fabricio Vinicius Andrade de Souza

Igor Alexsander Barbosa Magno

Marlo Oliveira Costa

Belém, 2014

Fábio Santos de Sousa – 2011302023

Fabricio Vinicius Andrade de Souza – 2011302006

Igor Alexsander Barbosa Magno – 2011302010

Marlo Oliveira Costa – 2011302011

Relatório de Corrosão II

Relatório técnico apresentado como requisito parcial

para obtenção de aprovação na disciplina Corrosão II,

no Curso de Engenharia de materiais, no Instituto

Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará -

IFPA.

Prof. Dr. Edson Rodrigues

Belém, 2014

RESUMO

Este trabalho apresenta o conceito de corrosão como a deterioração de um material,

geralmente metálico, por ação química ou eletroquímica do meio ambiente aliada ou não a

esforços mecânicos. Para verificação deste conceito, realizou-se experimentos com a liga de

alumínio 5052, de importante utilização naval. Os experimentos ocorreram com a imersão em

dois meios corrosivos, ácido e básico. As soluções utilizadas foram de HCl e NaOH. Para o

primeiro experimento, o tempo de imersão permaneceu constante e variou-se a concentração

molar da solução corrosiva. No segundo experimento, a concentração permaneceu constante,

variando-se o tempo de imersão. Para o primeiro experimento, as massa finais das amostras

serviram para o cálculo da PMR% - Perda de Massa Relativa – para ambas as soluções com

concentrações variando de 1,0 a 2,0 mol/L. A análise dos gráficos comparativos mostraram

que a liga 5052 é mais resistente a solução HCl para concentrações abaixo de 1,85 mol/L do

que para a solução de NaOH para a mesma concentração, para concentrações acima deste

valor o resultado se inverte. Para o segundo experimento, as massas finais serviram para o

cálculo da PEM – Perda de Espessura Média. Neste experimento, a concentração permaneceu

constante e variou-se o tempo de imersão de 10 a 60 minutos para soluções de 2,0 mol/L. A

PEM tornou-se muito mais intensa para tempos acima de 40 minutos para a solução ácida.

Verificou-se uma elevada taxa de corrosão para meio ácido quando comparado com o meio

básico para tempos de imersão acima do valor mencionado.

Palavras-chave: Corrosão, Taxa de Corrosão, PEM, PMR, Liga 5052.

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO............................................................................................... 5

2 DESENVOLVIMENTO................................................................................. 6

2.1 OBJETIVO GERAL...................................................................................... 6

2.1.1 Objetivos específicos................................................................................... 6

2.2 METODOLOGIA.......................................................................................... 7

2.3 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS..................................................... 8

2.3.1 Materiais e reagentes utilizados.................................................................... 8

2.3.2 Procedimento................................................................................................ 8

2.4 RESULTADOS.............................................................................................. 9

3 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES...................................................... 12

4 REFERÊNCIAS............................................................................................... 12

1. INTRODUÇÃO

A corrosão pode ser definida como a deterioração de um material, geralmente

metálico, por ação química ou eletroquímica do meio ambiente aliada ou não a esforços

mecânicos (GENTIL 1996). Conhecer os mecanismo deste processo é de vital importância,

pois eles causam alterações indesejáveis, tais como o desgaste, variações químicas e

alterações estruturais que tornam o material inadequado para o uso.

O processo de corrosão é também irreversível e envolve reações de redox que ocorrem

de forma simultânea na interface do material metálico e um agente oxidante.

O presente experimento tem como objetivo explorar os conceitos da corrosão, visando

comparar de forma qualitativa a Resistência à Corrosão e a Velocidade de Corrosão através

das relações de Perda de Massa Relativa PMR e Perda de espessura Média PEM do total de

24 amostras de liga de alumínio 5052.

2. DESENVOLVIMENTO

O fenômeno da corrosão, conforme mencionado, é irreversível e está associado as

reações de redox que ocorrem devido as interações entre o material e o meio ou agente

oxidante. As reações de redox podem ser separadas em duas semi-reações, a saber, reação de

redução e reação de oxidação. Estas reações indicam quais regiões sofrerão a corrosão e quais

não sofrerão. Na região em que se manifestar as reações de redução, podemos chamá-la de

região catódica e não há corrosão. No entanto, na região em que se manifestar as reações de

oxidação, a chamada área anódica, a corrosão ocorrerá. A reação anódica, que causa a

corrosão, ocorre devido haver liberação de cátions pelo metal reagindo com o meio formando

os produtos da corrosão, podendo estes serem solúveis ou insolúveis.

Um parâmetro de vital importância é a velocidade em que o material está sendo

corroído, ou seja a velocidade de corrosão. Esta serve para comparações e para estimar a vida

útil do material, pois a velocidade ou taxa de corrosão representa a taxa de desgaste da

superfície metálica. Através dela, pode-se estimar o tempo de vida útil do material ou mesmo

aumentar ou diminuir a concentração de determinado inibidor em um dado momento.

2.1 OBJETIVO GERAL

Explorar os conceitos da corrosão

2.1.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Calcular a perda de massa relativa em amostras de liga 5052;

Calcular a perda de espessura média em amostras de liga 5052;

Plotar o gráfico comparativo entre os resultados obtidos;

Comparar graficamente a resistência à corrosão em meio ácido e em maio

ácido;

Comparar graficamente a velocidade de corrosão.

2.2 METODOLOGIA

O presente experimento foi orientado por um professor e realizados no laboratório

de química do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará – IFPA

Campus Belém. Foram criados dois grupos, os quais se entregou o roteiro a ser seguido

(anexo). Foram realizados um total de quatro experimentos, conforme descrição abaixo:

Iniciou-se com a entrega do material a ser submetido aos ensaios pelo professor

responsável. O material apresentado foi entregue para as os dois grupos. Cada grupo

cortou a amostra em 12 partes iguais com dimensões de 1x1cm.

A etapa seguinte ocorreu com o procedimento inicial de pesagem em balança

analítica das amostras. Estas foram identificadas com numeração de 1 a 6 para o

procedimento com solução ácida, de 1 a 6 para o procedimento em solução básica.

Seguiu-se de um intervalo de uma semana, por motivo de tempo insuficiente

durante a aula do referido professor.

Na aula seguinte deram-se início ao experimento propriamente dito. Apenas um

grupo realizou os experimentos, sendo um total de 24 CDPs ensaiados em soluções ácidas

e básicas, conforme descrição do procedimento experimental.

Finalizou-se com os registro dos resultados pelos integrantes dos grupos e

posterior análise apresentadas na forma deste relatório.

Para os cálculos realizados neste trabalho, foram utilizadas as equações a seguir:

∆𝑚 = 𝑚𝑖 −𝑚𝑓 (1)

𝑃𝑀𝑅% = (∆𝑚

𝑚𝑖) 100 (2)

𝑃𝐸𝑀 = (10 ∗ ∆𝑚)/(𝐷 ∗ 𝐴) (3)

∆𝑚 – Variação de massa (g);

𝑚𝑖 – Massa inicial (g);

𝑚𝑓 – Massa final (g);

𝑃𝑀𝑅% - Perda de massa relativa (%);

𝑃𝐸𝑀 – Perda de espessura média (mm);

𝐷 – Densidade da liga (2,68 g/cm³);

𝐴 – Área da face maior das amostras (1cm²)

2.3 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

2.3.1 Materiais e reagente utilizados

Amostra de liga de alumínio 5052 em forma de chapa*

1 Pisseta com água destilada;

1 Paquímetro com régua;

1 Balança analítica (precisão ± 0,00001 g);

12 Becker de 400ml;

Cronometro;

Soluções de HCl e NaOH nas concentrações de 1,2; 1,4; 1,6; 1,8 e 2,0

mol/L.

*A composição química provável da liga 5052 é: Si(0,25); Fe(0,40); Cu(0,10);

Mn(0,10); Cr(0,15 – 0,35); Zn(0,10); Al(96 – 99); outros(0,05 – 0,15).

2.3.2 Procedimento

O procedimento para o ensaio de corrosão ocorreu conforme descrito abaixo:

Os Beckers a serem utilizados foram lavados com água destilada e

devidamente secados. O mesmo se deu com os CDPs. Após pesagem em balança

analítica das amostras. As massas iniciais foram registras em uma tabela, para

posterior comparação e cálculo da perda de massa e de espessura.

O procedimento inicial se deu com as soluções de NaOH e HCl, com tempo de

40 min, havendo apenas a variação de concentração. As concentrações foram, tanto

para o NaOH quanto para o HCL, de 1,2; 1,4; 1,6; 1,8 e 2,0 mol/L. As amostras foram

imersas nas referidas soluções em beckers separados ao mesmo tempo, sendo o tempo

computado por cronometro.

Após 40 min, as amostras foram retiradas, lavadas, secadas e levadas para

pesagem, sendo suas massas registradas nas respectivas tabelas, nos espaços

correspondentes a massa final (mf).

O procedimento seguinte ocorreu com a limpeza dos Beckers e das amostras.

As soluções de NaOH e HCl utilizadas tinham a mesma concetração, que foi de 2,0

mol/L. No entanto, o tempo de imersão variou, sendo que as amostras foram imersas

ao mesmo tempo e retiradas em intervalos de 10 minutos, ou seja, a primeira foi

retirada com 10 minutos, a segunda com 20 minutos e sucessivamente até a sexta

amostra com 60 minutos. Tal procedimento se deu da mesma forma tanto para o meio

ácido (HCl) quanto para o meio básico (NaOH). Após o cada intervalo cada amostra

foi retirada, lavada e secada, sendo em seguida levada para pesagem. As massas

registradas foram anotadas em local próprio nas respectivas tabelas.

Os dados registrados foram plotados em gráficos utilizando o software Excel

2014.

2.4 RESULTADOS

Tabela 1. Dados obtidos para imersão de 6 amostras em solução de NaOH.

CDP Concentração

(mol/L) mi (g) mf (g) Δm (g) PMR % Tempo (h)

1 1,0 0,29237 0,27241 0,01996 6,83

40

2 1,2 0,29198 0,26719 0,02479 8,49

3 1,4 0,29039 0,26254 0,02785 9,59

4 1,6 0,29236 0,25730 0,03506 11,99

5 1,8 0,29609 0,26071 0,03538 11,95

6 2,0 0,29299 0,25016 0,04283 14,62

Tabela 2. Dados obtidos para imersão de 6 amostras em solução de HCl.

CDP

Concentração (mol/L)

mi (g) mf (g) Δm (g) PMR % Tempo (min)

1 1,0 0,29403 0,29362 0,00041 0,139442

40

2 1,2 0,29976 0,29937 0,00039 0,130104

3 1,4 0,30009 0,29816 0,00193 0,643140

4 1,6 0,29873 0,29564 0,00309 1,034379

5 1,8 0,30216 0,27892 0,02324 7,691289

6 2,0 0,29493 0,20877 0,08616 29,213712

Tabela 3. Dados obtidos para imersão de 6 amostras em solução de NaOH a

concentração constante e tempo de imersão variável.

CDP Concentração

(mol/L) mi (g) mf (g) Δm (g)

Tempo (min)

PEM (mm)

1

2,0

0,30543 0,29939 0,00604 10 0,161872

2 0,28044 0,26948 0,01096 20 0,293728

3 0,28922 0,26265 0,02657 30 0,712076

4 0,29466 0,25781 0,03685 40 0,987580

5 0,29397 0,24744 0,04653 50 1,247004

6 0,29900 0,24061 0,05839 60 1,564852

Tabela 4. Dados obtidos para imersão de 6 amostras em solução de HCl a

concentração constante e tempo de imersão variável.

CDP Concentração

(mol/L) mi (g) mf (g) Δm (g)

Tempo (min)

PEM (mm)

1

2,0

0,29737 0,29692 0,00045 10 0,01206

2 0,28852 0,28341 0,00511 20 0,13695

3 0,29120 0,27685 0,01435 30 0,38458

4 0,29879 0,23835 0,06044 40 1,61979

5 0,30207 0,17599 0,12608 50 3,37894

6 0,29839 0,16655 0,13184 60 3,53331

Os resultados obtidos foram plotados em gráficos comparativos para análise

dos resultados.

A Fig. 1 mostra gráfico plotado para o experimento de imersão em meio ácido

e básico, com tempo constante para cada amostra de 40 minutos, variando as

concentrações, conforme mencionado. A Fig. 2 mostra o gráfico para o procedimento

de imersão em meio básico e ácido de concentração constante, variando o tempo de

imersão.

Figura 1. Gráfico comparativo para imersão de amostras de alumínio em solução ácida de

NaOH e HCl, para as concentrações variando de 1,0 a 2,0 mol/L.

Figura 2. Gráfico comparativo para imersão de amostras de alumínio em solução ácida de

NaOH e HCl, com concentração constante de 2,0 mol/L e variação de tempo de imersão de 10

a 60 minutos.

0

5

10

15

20

25

30

1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0

PM

R (

%)

Concetração da Solução (mol/L)

PMR % vs Concetração

NaOH

HCl

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

PEM

(m

m)

Tempo de Imersão (min)

PEM vs Tempo Concentração de 2 mol/L

HCL

NaOH

3. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

A corrosão pode ser definida como a deterioração de um material, esta deterioração

pode ser medida através da perda de massa que o material corroído sofre. Logo, a corrosão da

liga metálica 5052 pôde ser comprovada na prática. Ela ocorreu tanto em meio ácido quanto

em meio básico, ou seja, pôde-se registrar perda de massa após imersão em HCl e NaOH.

A experiência mostrou que a perda de massa varia com a concentração da solução em

que o material está imerso, ou seja, a concentração do meio corrosivo.

Para a concentração de 1,0 a 2,0 mol/L a PMR% variou pouco para a solução de

NaOH, a variação observada foi de 6,83% a 14,62% de perda da massa inicial. Para a solução

de HCl, observou-se uma variação de 0,13% a 29,21% de perda da massa inicial.

A PEM observada, para a solução de NaOH, foi de 0,16mm a 1,56mm, já para a

solução de HCl foi de 0,012mm a 3,37mm.

A partir das análises dos gráficos de PMR%, verificou-se que a liga 5052 é mais

resistente a solução de HCl com concentrações abaixo de 1,85 mol/L que a solução de NaOH

com a mesma concentração. No entanto, a partir de concentrações maiores que as

mencionadas a solução HCl torna-se mais corrosiva para esta liga do que a solução de NaOH.

Para concentrações acima de 1,85 mol/L o HCl passa a corroer de forma intensa o material,

conforme Fig. 1.

A partir das análises dos gráficos de PEM, verificou-se que outro fator importante é o

tempo de imersão, pois a liga 5052 só passa a ser menos resistente para concentrações de 2,0

mol/L a partir de 40 minutos de imersão, momento em que se verifica uma alta taxa de

corrosão, conforme Fig. 2.

A velocidade de corrosão ou taxa de corrosão se tornou mais acelerada para o meio

ácido, com concentração de 2,0 mol/L e tempo superior a 40 minutos.

4. REFERÊNCIAS

GENTIL, Vicente. Corrosão. 3ª ed. Editora: LTC, 1996.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT. NBR 10719:

Apresentação de relatórios técnico-científicos. Rio de Janeiro, 1989. 9 p.