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Química e Materiais Corrosão Unidade Curricular de Química e Materiais Tópicos: Mecanismos, formas e taxas de corrosão Fatores que influenciam a velocidade de corrosão: Polarização e Passivação Influência das características do meio na velocidade de corrosão Prevenção da corrosão: Seleção de materiais Alteração de projetos Alteração do melo co Revestimentos inorg revestimentos orgâni Proteção catódica e Proteção catódica ve co to view nut*ge etálicos) e Fátima Barreiros/Cristina Ortao Corrosão: evolução histórica Davy (1807) – Efeitos da passagem de corrente elétrica através de ondutores eletrolíticos – eletroqu[mica Humphrey Davy (1828) – Estabelece o fundamental sobre corrosão galvânica e proteção catódica, impedindo a corrosão de cascos de navio pelo emprego de zinco metálico Marcel Pourbaix (1938) – Aplica a termodinâmica eletroquímica ? corrosão e estabelece diagramas de corrosão, imunidade e passividade para os diferentes metais Fátima Barreiros/Cristina Orfão 2 conceitos gerais Corrosão – deterioração de materiais, em geral metálicos, provocada por fenómenos químicos ou eletroquímicos sob a acção de um meio ambiente, aliada ou não a esforços mecânicos ormação de substâncias com propriedades diferentes http://matesrv. ceng. calp oly. edu A maioria dos materiais são encontrados na natureza na forma de compostos estáveis como óxidos, sulfuretos, carbonatos ou silicatos. A corrosão dos metais é um processo natural e resulta da inerente tendência dos metais reverterem para a sua forma mais estável, de menor energia. O ouro é o único metal termodinamicamente estável, ? temperatura ambiente PAGF 39 corrosão uniforme e corrosão localizada.

Esta pode ser: Intergranular Microscópica Sob tensão (tipo particular: corrosão sob fadiga, fragilização or hidrogénio) Galvânica Corrosão localizada Intersticial (tipo particular: corrosão filiforme) Macroscópica Por picadas (tipo particular: corrosão perfurante) Seletiva (tipo particular: deszincificação e corrosão grafítica) Corrosão com erosão (tipo particular: corrosão por fricção) 6 mecanismos de corrosão Corrosão química – deterioração de materiais provocada por reações químicas diretas com o meio corrosivo. Processa-se em líquidos não eletrólitos e em gases a temperaturas elevadas Fundamentalmente, é uma oxidação seca, em que se dão interpenetrações de 02 ou de utras substâncias gasosas oxidantes (S02, halogéneos, etc. ) ou mesmo de atmosferas complexas (misturas de CO, C02 H20) no metal e do metal nessas atmosferas.

Nesta 39 Materiais 7 Corrosão química A película oxidante começa, normalmente, por dificultar o avanço da corrosão e acaba, em muitas circunstâncias, por parar completamente o fenómeno A equação química global que traduz a reação é: A – metal ou liga metálica sólida B – reagente gasoso AB – película oxidante (produto sólido de corrosão) As espessuras das películas de corrosão variam consoante as condições de pressão e emperatura do reagente oxidante, podendo englobar-se em quatro grupos: películas de adsorção películas de estrutura descontínua ou germinativa (oxidação descontínua) películas contínuas finas (z 1000 AD de espessura) películas espessas (espessuras superiores a 1 pm) 8 9 eletroquímica envolve três etapas: Processo anódico: oxidação do metal, em que há passagem de iões para a solução e acumulação de eletrões à superfície do metal: M Mn+ (aq)+ n e(l) Processo de transporte: fluxo de eletrões pelo fio condutor e passagem de iões na solução Processo catódico: reação de redução que consome os eletrões roduzidos pelo processo anódico. Os processos catódicos mais frequentes em meio aquoso são as reações de redução do 02 ou de evolução do H2: 2 H++2e- H2 02 + 4 +4 e- 2 H20 + 2 e- 2 H20 02 +2 H20 +4e_ _ 4 OH As reações (3) e (5) ocorrem preferencialmente em meios arejados 10 PAGF s 9 no meio e da velocidade de renovação do eletrólito.

Deste modo, é possível a ocorrência da reacção (2) em meios arejados, caso o fluxo de eletrões que chegam ao cátodo seja multo elevado 6- Em meios ácidos há um decréscimo da acidez na érea catódica e em meios básicos há um acréscimo da alcalinidade na área catódica – Quando o meio corrosivo for rico em outros ides poderá haver a formação de componentes insolúveis e a produto de corrosão ser constituído de sulfuretos, sulfatos, cloretos, entre outros 11 Corrosão eletroquímica Exemplo 1 : corrosão do ferro O exemplo mais familiar de corrosão é o da formação de ferrugem sobre o ferro. Para que o ferro enferruje é necessária a presença de oxigénio gasoso e água.

As etapas fundamentais são as seguintes: • Uma região da superfície do metal funciona como ânodo, onde ocorre a oxidação: Fe (s) Fe2+ (aq) + 2 e• Os eletrões fornecidos pelo ferro reduzem o xigénio atmosférico a água no cátodo, que é outra região da mesma superfície metálica: 02 (g) a (aco + 4 e2H20 (l) Mecanismo de formação da ferru em de corrosão Exemplo 2: Corrosão do Alumínio A corrosão metálica não se limita ao ferro. O alumínio, por exemplo, é um metal muito usado em construção metálica, incluindo aviões e latas para bebidas • O alumínio tem uma tendência muito maior para se oxidar do que o ferro (EO -1,66 V).

No entanto, o alumínio corrói-se menos facilmente do que o ferro porque a camada de óxido de alumínio insolúvel (A1203) que se forma ? superf(cie quando o metal está exposto ao ar serve para proteger o alumínio subjacente da corrosão • A camada de ferrugem formada à superfície do ferro é demasiado porosa para proteger o metal subjacente Exemplo 3: Corrosão do Cobre e da Prata Metais como o cobre e a prata também se corroem, mas muito mais lentamente: Cu (s) Ag (s) Cu2+ (aq) + 2 eAg+ (aq) + 1 e- • Quando exposto à atmosfera, o cobre forma uma camada de carbonato de cobre (CuC03), uma substância também conhecida por verdete, que protege o metal subjacente da corrosão • As peças de prata enegrecem, desenvolvendo uma película de ulfureto de prata (Ag2S) que protege o metal subjacente da corrosão 13 PAGF 7 39 0,0591 log Q (Potenciais de redução calculados pela equação de Nernst) Esquema de pilha eletroquímica de corrosão Gentil, V. (1996). corrosao. LTC: Rio de Janeiro Gentil, V. (1982). Corrosão. Editora Guanabara DOIS S.

A: Rio de Janeiro 14 pilhas de corrosão Pilhas de Corrosão Eletroquímica Nos processos de corrosão eletroquímica destacam-se como principais tipos de pilhas, onde as reações de oxidaçào-reduçào ocorrem espontaneamente, as seguintes: 1- Pilha de elétrodos metálicos diferentes 2- Pilha de ação local – Pilha ativa-passiva 4- Pilha de concentração iónica diferencial 5- Pilha de arejamento diferencial 6- Pilha de temperatura diferente No caso de processos não es ontâneos indicam-se as células eletrol[ticas ação local, a zona de heterogeneidades funciona como cátodo e a restante como ânodo Exemplo: Ataque uniforme de uma chapa de zinco por H2S04 diluído Fátima Barreiros/Cristina Orfao 16 3.

Pilha ativa-passiva A pilha ativa-passiva ocorre nos materiais que têm tendêncla a formar uma película protetora (crómio, alumínio, aços inoxidáveis, titânio, entre outros). Esta película é resultado do processo de corrosão ue protege a superfície metálica Se a película for danificada em algum ponto por ação mecânica e, principalmente, pela ação de halogenetos (especialmente os cloretos), forma-se uma área ativa (anódica) na presença de uma grande área passiva (catódica) com o consequente aparecmento de uma forte pilha, que proporciona corrosão localizada Gentil, V. (1996). Corrosão. LTC: Rio de Janeiro Fátima garreiros/Cristina Orfão Corrosão. LTC: Rio de Janeiro 18 5.

Pilhas de arejamento diferencial A pilha de arejamento diferencial é constituída por elétrodos do mesmo material e ocorre em eletrólitos que presentem regiões com diferentes teores de gases dissolvidos. De forma idêntica à pilha de concentração iónica diferencial, esta pilha também ocorre com frequência em frestas. Apenas as áreas anódicas e catódicas são invertidas em relação àquela Assim, o interior da fresta, devido a maior dificuldade de renovação do eletrólito, tende a ser menos concentrado em oxigénio (menos arejado), logo, área anódica. por sua vez, a parte externa da fresta, onde o eletrólito é renovado com facilidade, tende a ser mais concentrada em oxigénio (mais arejada), logo, área catódica. A corrosão acontece no interior da fresta