mecanismos da corrosão

8/15/2019 Mecanismos Da Corrosão

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CORROSÃO E DEGRADAÇÃO DOS MATERIAIS

Prof. Dr. Luciano Volcanoglo BiehlFURG - Escola de Engenharia

Grupo de Estudos em Fabricação e MateriaisRua Eng. Alfredo Huch, 475 - Centro, Sala 1317

CEP 96201-900 - Rio Grande - RS - Brasil

Fone: (053) 3233-8630 - (051)92598333HP:www.gefmat.furg.br

http://www.gefmat.furg.br/

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Por que é importante estudar a corrosão?

Responsável pelos maiores prejuízos mundiais, a corrosãoprovoca, só no Brasil, um prejuízo da ordem de 10 bilhões dedólares anuais

Calcula-se que 20% do aço produzido anualmente em todo omundo presta-se a repor as peças atacadas por este terrívelmonstro que é tão temido pelos engenheiros.



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Antes de falarmos sobre a corrosão dos

materiais, principalmente a do ferro,vamos refletir sobre alguns pontos:

Existe ferro metálico na natureza?

O que é o aço e como ele é produzido?

O que é o ferro fundido?

Por que o aço e o ferro fundido são importantes?



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Existe ferro metálico na natureza?

Não, ele se apresenta na forma de óxidostais como: Hematita (Fe2O3), Magnetita

(Fe3O4), entre outros



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O que é o aço e como ele é produzido?

Aço é uma liga metálica formada

essencialmente por ferro e carbono, compercentagens deste último variando entre0,008 e 2,11%.



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FLUXOGRAMA DA PRODUÇÃO DE AÇO



O que é o ferro fundido?

Também é uma liga de ferro ecarbono, mas com teor de carbonoentre 2,11% e 6,67%.

Por que o aço e o ferro fundido sãoimportantes?

Porque juntos representam 95% empeso da produção mundial de metal.



A corrosão pode ser vista como nada mais que atendência ao retorno para um composto estável.

Assim, por exemplo, quando uma peça de açoenferruja, o ferro, principal componente, estáretornando à forma de óxido, que é o compostooriginal do minério.

Mas então, o que é a corrosão?



Mas, antes de aplicar as medidas paraproteção, deve-se saber uma coisa:

Quais as causas da corrosão?

Vocês já devem saber que diferentes elementos possuempotenciais de oxidação diversos. Quanto maior o potencial de

oxidação de uma substância, maior será a sua tendência de seoxidar. Este é o mesmo princípio da pilhas.



Muito bem, aí reside todo o fundamento dos processoscorrosivos, a formação de um par galvânico!!!

Por diferença de potencial (ddp) – O potencial de oxidaçãodo ferro, ao perder dois elétrons é de 0,44V. O queaconteceria se colocássemos um prego de ferro em contato

com um fio grosso de cobre (potencial de oxidação do cobreé de –0,34 V. )?



Então o cobre, que possui maior tendência de ganhar elétrons do que o ferro e, por isso, o cobre ficaria protegidoenquanto o ferro iria sofrer corrosão.

Dada a experiência: Um prego de ferro ligado por um fio finoa uma peça de cobre. Ambos mergulhados em água com sal

dissolvido (para melhorar a passagem de corrente). No fimde alguns dias, vocês verão se formar uma laca alaranjada,que é o ferro que se oxidou.

Mas, não é só o ferro que se oxida. Se ao invés de ligar oprego de ferro a um pedaço de cobre, ligue-o a um pedaçode zinco (faça a experiência em casa). O potencial deoxidação do zinco? 0,76V. O zinco, nesse caso, é quem seoxida.



Pergunta: O potencial de oxidação do alumínio é de 1,66V,o que é bastante alto, logo, como podemos empregar oalumínio em esquadrias, janelas, portas etc., se ele têmgrande tendência a sofrer corrosão? Por que ele não se

oxida?Resposta: Quem disse que ele não se oxida? Em fato, empresença de oxigênio da atmosfera, o alumínio reage daseguinte forma:

4 Al + 3 O2 –> 2 Al2O3

O que acontece é que a ferrugem – uma mistura de diversos óxidos de ferro,como o FeO e o Fe2O3 – forma uma camada porosa, e por entre os “poros”

penetra mais moléculas de oxigênio que irão atacar o ferro metálico formandomais ferrugem etc e tal. No caso do alumínio é diferente, o óxido de alumínio

formado (também chamado de alumina) forma uma película vedante eimpermeável, ou seja, nada passa por ela; impedindo assim que o oxigênioataque mais alumínio. Por isso o alumínio possui uma tonalidade fosca. Essaidéia é empregada na fabricação de aço inoxidável (ou aço inox), que possuiuma percentagem de cromo (mínimo de 11%), pois o cromo forma também um

óxido impermeável.



CUIDADO !!!

Os íons cloreto dissolvem esta camada de óxido dealumínio. Por isso, as esquadrias que vão ser instaladas em

regiões litorâneas têm que receber uma camada deproteção para que não sofra ataques da maresia, que é agrande inimiga das instalações metálicas à beira-mar.



É A DETERIORAÇÃO E A PERDA DEMATERIAL DEVIDO A AÇÃO QUÍMICA OUELETROQUÍMICA DO MEIO AMBIENTE,ALIADO OU NÃO A ESFORÇOS

MECÂNICOS.

Vamos a uma definição mais ampla

da corrosão metálica:



CORROSÃO METÁLICA

A deterioração leva: Ao desgaste

À variações químicas na composição

À modificações estruturais

Em geral a corrosão éum pro cesso espon tâneo

O Engenheiro deve:

Saber como evitar condições de corrosãosevera

Proteger adequadamente os materiais

contra a corrosão

Modificam as

propriedadesdos materiais



FORMAS DE CORROSÃOA forma auxilia na determinação do

mecanismo de corrosão

Uniforme

a corrosão ocorre em toda aextensão da superfície

Por placas forma-se placas comescavações

Alveolar produz sulcos de escavaçõessemelhantes à alveolos (tem fundoarredondado e são rasos)

Puntiforme ocorre a formação depontos profundos (pites)

Intergranular ocorre entre grãos

Intragranular a corrosão ocorre nosgrãos

Filiforme a corrosão ocorre na forma

de finos filamentos

Por esfoliação a corrosão ocorreem diferentes camadas



PRINCIPAIS MEIOS CORROSIVOS* Todos esses meios podem ter características ácidas, básicas ou

neutras e podem ser aeradas.

Atmosfera (poeira, poluição, umidade,

gases:CO, CO2, SO2, H2S, NO2,...) Água (bactérias dispersas: corrosão

microbiológica; chuva ácida, etc.)

Solo (acidez, porosidade)

Produtos químicos

Um determ inado meio pode ser extremamente

agress ivo , sob o ponto de vis ta da cor ro são, para um

determ inado materia l e inofensivo para outro.



PRODUTOS DA CORROSÃO Muitas vezes os produtos da corrosão são requisitos

importantes na escolha dos material para determinada

aplicação. Alguns exemplos onde os produtos da corrosão são

importantes:

Os produtos de corrosão dos materiais usados paraembalagens na indústria alimentícia deve não ser

tóxico como também não pode alterar o sabor dosalimentos.

Pode ocorrer, devido a corrosão, a liberação de gasestóxicos e inflamáveis (riscos de explosão)

Materiais para implantes de ossos humanos, implante

dentário, marcapassos, etc.



MECANISMOS DA CORROSÃO

Mecanismo Químico (AÇÃOQUÍMICA)

Mecanismo Eletroquímico



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MECANISMO QUÍMICO Neste caso há reação direta com o meio corrosivo,

sendo os casos mais comuns a reação com o oxigênio

(OXIDAÇÃO SECA), a dissolução e a formação decompostos.

A corrosão química pode ser por: Dissolução simples exemplo: dissolução do Cobre em

HNO3

Dissolução preferencial exemplo: dissoluçãopreferencial de fases ou planos atômicos

Formação de ligas e compostos (óxidos, íons, etc.), naqual se dá geralmente por difusão atômica



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CONSIDERAÇÕES SOBRE

DISSOLUÇÃOA dissolução geralmente envolve solventes. Exemplo: a gasolina

dissolve mangueira de borracha.

a-Moléculas e íons pequenos se dissolvem mais facilmente. Exemplo: sais são bastante solúveis

b-A solubilidade ocorre mais facilmente quando o soluto e o solventetem estruturas semelhantes.

Exemplo: Materiais orgânicos e solventes orgânicos (plástico +acetona)

c-A presença de dois solutos pode produzir mais solubilidade queum só.

Exemplo: CaCO3 é insolúvel em água, mas é solúvel em água maisCO2 formando ácido carbônico.

d- A velocidade de dissolução aumenta com a

temperatura



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EXEMPLO DE CORROSÃO P/ AÇÃO

QUÍMICA: OXIDAÇÃO SECA

A oxidação ao ar seco não se constitui corrosãoeletroquímica porque não há eletrólito (solução aquosa

para permitir o movimento dos íons). Reação genérica da oxidação seca:

METAL + OXIGÊNIO ÓXIDO DO METAL

Geralmente, o óxido do metal forma uma camada

passivadora que constitui uma barreira para que aoxidação continue (barreira para a entrada de O2).

Essa camada passivadora é fina e aderente.

A ox id ação só se p rocessa por d ifusão do ox igênio



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EXEMPLO DE METAIS QUE FORMAM CAMADAPASSIVADORA DE ÓXIDO, COM PROTEÇÃO

EFICIENTE

Al

Fe a altas temp. Pb

Cr

Aço inox Ti



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EXEMPLO DE METAIS QUE FORMAM CAMADAPASSIVADORA DE ÓXIDO

COM PROTEÇÃO INEFICIENTE

Mg

Fe



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OXIDAÇÃO DO FERRO AO AR SECO

F e + ½ O2 FeO T= 1000 C

3Fe + 2O2 Fe3O4 T= 600 C

2Fe + 3/2 O2 Fe2O3 T= 400 C



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CORROSÃO ELETROQUÍMICA

– As reações que ocorrem na corrosãoeletroquímica envolvem transferência deelétrons. Portanto, são reações anódicas ecatódicas (REAÇÕES DE OXIDAÇÃO EREDUÇÃO)

– A corrosão eletroquímica envolve apresença de uma solução que permite omovimento dos íons.



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CORROSÃO ELETROQUÍMICA

O processo de corrosão eletroquímica édevido ao fluxo de elétrons, que se deslocade uma área da superfície metálica para aoutra. Esse movimento de elétrons é devido

a diferença de potencial, de naturezaeletroquímica, que se estabelece entre asregiões.



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EXEMPLO DE CORROSÃO ELETROQUÍMICA

OXIDAÇÃO REDUÇÃO

SÉRIE GALVÂNICA



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SÉRIE GALVÂNICA



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CORROSÃO ELETROQUÍMICA:TIPOS DE PILHAS OU CÉLULAS

ELETROQUÍMICAS

Pilha de corrosão formada por materiais denatureza química diferente

Pilha de corrosão formada pelo mesmomaterial, mas de eletrólitos de concentraçãodiferentes

Pilha de corrosão formada pelo mesmomaterial e mesmo eletrólito, porém com teoresde gases dissolvidos diferentes

Pilha de corrosão de temperaturas diferentes



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-Pilha de corrosão formada por materiais de naturezaquímica diferente

É também conhecida como corrosão galvânica

A diferença de potencial que leva à corrosãoeletroquímica é devido ao contato de doismateriais de natureza química diferente empresença de um eletrólito.

Exemplo: Uma peça de Zn e outra de Ferroem contato, imersas em água salgada. O

Zinco tem maior tendência de se oxidar que o

Fe, então o Zn sofrerá corrosão intensa.



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FORMAÇÃO DE PARES GALVÂNICOS

Quanto mais separados na série galvânica, maior a ação

eletroquímica quando estiverem juntos.



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MEIOS DE PREVENÇÃO CONTRA A

CORROSÃO GALVÂNICA

- Evitar contato metal-metal coloca-se entreos mesmos um material não-condutor(isolante)

- Usar InibidoresUsa-se principalmente o

componente é usado em equipamentosquímicos onde haja líquido agressivo.



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EFEITOS DA MICROESTRUTURA

CORROSÃO INTERGRANULAR

O contorno de grãofunciona comoregião anódica,devido ao grandenúmero de

discordânciaspresentes nessaregião.



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A presença de

diferentes fasesno material, leva adiferentes f.e.m ecom isso, napresença de meios

líquidos, podeocorrer corrosãopreferencial deuma dessas fases.



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Diferenças

composicionaislevam a diferentespotenciaisquímicos e com

isso, na presençade meios líquidos,pode ocorrercorrosãolocalizada.

Exemplo: Corrosão

intergranular no Aço inox



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EFEITOS DAS TENSÕES A presença de

tensões levam a

diferentes f.e.m e comisso, na presença demeios líquidos, podeocorrer corrosãolocalizada.

A região tensionadatêm um maior númerode discordâncias, e omaterial fica maisreativo.

EX: região de solda, dobras, etc



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EXEMPLOS DE CORROSÃO SOB TENSÃO



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PRINCIPAIS MEIOS DE PROTEÇÃOCONTRA A CORROSÃO

PINTURAS OU VERNIZES

RECOBRIMENTO DO METAL COM OUTROMETAL MAIS RESISTENTE À CORROSÃO

GALVANIZAÇÃO: Recobrimento com ummetal mais eletropositivo (menos resistenteà corrosão)

PROTEÇÃO ELETROLÍTICA OU PROTEÇÃOCATÓDICA

PROTEÇÃO ANÓDICA



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PINTURAS OU VERNIZES

Separa o metal do meio Exemplo: Primer em aço



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RECOBRIMENTO DO METAL COM OUTRO

METAL MAIS RESISTENTE À CORROSÃO

Separa o metal do meio.

Exemplo: Cromagem, Niquelagem, Alclads,folhas de flandres, revestimento de aramescom Cobre, etc.

Dependendo do revestimento e do material

revestido, pode haver formação de uma pilhade corrosão quando houver rompimento dorevestimento em algum ponto, acelerandoassim o processo de corrosão.



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PROTEÇÃO NÃO-GALVÂNICA

Folhas de flandres: São folhas finas de aço revestidas com estanho que são

usadas na fabricação de latas para a indústria alimentícia. O estanho atua como

ânodo somente até haver rompimento da camada protetora em algum ponto. Após, atua como cátodo, fazendo então que o aço atue como ânodo, corroendo-se.



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PROTEÇÃO GALVÂNICARecobrimento com um metal mais eletropositivo

(menos resistente à corrosão)

separa o metal domeio.

Exemplo: Recobrimento do açocom Zinco.

O Zinco é mais eletropositivoque o Ferro, então enquantohouver Zinco o aço ou ferro

esta protegido. Veja ospotenciais de oxidação do Fee Zn:

oxi do Zinco= + 0,763 Volts

oxi do Ferro= + 0,440 Volts



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PROTEÇÃO ELETROLÍTICA OU

PROTEÇÃO CATÓDICA

Utiliza-se o processo de formação de paresmetálicos (UM É DE SACRIFÍCIO), queconsiste em unir-se intimamente o metal a ser protegido com o metal protetor, o qual deveser mais eletropositivo (MAIOR POTÊNCIAL

DE OXIDAÇÃO NO MEIO) que o primeiro, ouseja, deve apresentar um maior tendência desofrer corrosão.



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FORMAÇÃO DE PARES METÁLICOS

É muito comum usar ânodos de sacrifícios emtubulações de ferro ou aço em subsolo e emnavios e tanques.



Proteção Catódica por Corrente Impressa

Além dos retificadores de corrente, podem tambémser utilizados como fontes de f.e.m. as unidadesgeradores alimentadas a gás, os geradorestermo-elétricos, os geradores movidos a vento ououtro tipo qualquer de equipamento capaz de

fornecer a corrente contínua necessária.



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ÂNODOS DE SACRIFÍCIO MAIS

COMUNS PARA FERRO E AÇO

Zn

Al

Mg



Projetos desenvolvidos no GEFMat naárea de corrosão

ESTUDOS SOBRE REVESTIMENTOS POR SOLDAGEMAPLICADAS A EQUIPAMENTOS EXPOSTOS A MEIOSCORROSIVOS;

AVALIAÇÃ O DA CORROSÃ O - FADIGA EM AÇOS

REVESTIDOS POR SOLDAGEM APLICADOS À

INDÚSTRIA NAVAL;

DESENVOLVIMENTO DE UMA ESTAÇÃO DE TESTES EMCORROSÃO IN LOCO EM AMBIENTE MARINHO.

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