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Formas de Corrosão- A.Simões_2006 3a.1

Materiais e Corrosão - Cap 3

FORMAS DE CORROSÃO

Fontana, cap. 3


FORMAS DE CORROSÃO

No aspecto morfológico, a corrosão pode ser classificada em duas grandes categorias:

Corrosão Uniforme (ou generalizada)Zonas anódicas e catódicas distribuem-se uniformemente na superfície

Corrosão LocalizadaZona anódica espacialmente separada da zona catódica, tipicamente com zona anódica de menores dimensões.


Formas de Corrosão / 1. Corrosão Uniforme

Material dissolvido

É a mais comum.É a que conduz a maior perda de materialPrevisível (diagramas E-pH,...)Em geral controlável (ex: pintura)Taxa de perda de massa determinável por testes simples

(rectas de Tafel, Rp)

Aço macio, meio salino, humidades elevadas

Corrosão uniforme


Formas de Corrosão / 2. Corrosão Galvânica

Deve-se à formação de uma pilha entre dois metais (ou ligas) com diferentes tendencias termodinâmica para a oxidação.

Fe Zn

Pode ser prevista com base nos potenciais mistos dos metais ou ligas, i.e., na série galvânica.Série galvânica: ordena metais e ligas, para cada meio, com base nos seus potenciais mistos e no resultado de testes de corrosão.Trata-se portanto de uma ordem de nobreza, e que depende do meio em causa. Assim, se ligarmos electricamente dois materiais no meio em causa, irá oxidar-se o menos nobre, e ficar catódico o de maior nobreza.



⇒ A Série Galvânica varia em função da composição do meio e da temperatura.Ex: Fe / Zn em água potável: polaridade altera-se acima dos ~60ºC

⇒ A corrosão galvânica é normalmente controlada por polarização catódica

ex: Ti catódico, mas provocando baixa actividade no ânodo devido a polarização catódica no Ti

⇒ Corrosão atmosférica:Zn (anódico) vs. Aço estanho, níquel (catódicos) vs. AçoAlumínio vs. Aço : variável

⇒ A corrosão não progride em meio totalmente seco


Formas de Corrosão / 2. Corrosão GalvânicaParâmetros determinantes:

Nobreza dos metais e ligasAu > Cu> Ni > Fe > Zn... série galvânica

• Passividade

• Condutibilidade iónica do meio (humidade, concentração salina)

• Distância cátodo / ânodo (maior actividade perto do cátodo)

• Proporção das áreas catódica e anódica Cátodo grande + ânodo pequeno corrosão intensa

(grande perda de espessura)ex: rebites da aço em estrutura de cobre

ac Ai= ca

caAiII =



PREVENÇÃO:Seleccionar metais (ou ligas) próximos na série galvânicaEscolher baixas razões Área catódica / Area anódicaIsolar electricamente os metais quando possívelProjectar a estrutura de forma a poder substituir as partes anódicasInstalar entre os dois metais um terceiro metal anódico em relação aos

outros dois.Aplicar pintura em todo o sistema, em particular na zona catódica

UTILIZAÇÃO BENÉFICA da corrosão galvânica:Protecção catódica por meio de ânodos sacrificiais (Zn, Mg)

Ex:

Fe Zn Fe Zn

Água do mar Protecção catódica do ferro pelo zinco


Formas de Corrosão / 3. Corrosão Intersticial

Corrosão intersticial ou em fendas (crevice corrosion):

Ocorre em juntas, flanges, rebites, sob depósitos ou em contactos metal/ não metal (madeira, vidro, plásticos), onde se formem zonas estagnantes. É muito grave e insidiosa.Resulta da formação de uma célula de concentração (de arejamento diferencial), i.e., gera-se uma zona anódica e uma zona catódica com diferentes concentrações de oxigénio.Associada quase sempre à presença de cloretos.

inerte

Aço inox

Corrosão intersticial


Células de concentração

São células com eléctrodos idênticos em meios diferentes

Célula de concentração iónica

Célula de arejamento diferencial

Membrana porosa

Cu Cu

DiluídaConc.

A+ -

Membrana porosa

Fe Fe

NaCl dil.NaCl dil.

A+ -

ar N2



Aço inoxidávelCorrosion Atlas

Aço inoxidávelwww.corrosion-doctors.org

Aço inox após 30 dias em 0.5FeCl3 + 0.05M NaCl

Corrosão Intersticial numa junta


3. Corrosão Intersticial - Mecanismo

Meio exterior

ânodo

Material inerte

cátodo

Reacções que provocam acidificação no ânodo:Fe2+ + 2 Cl- → FeCl2

FeCl2 + 2H2O → Fe(OH)2 + 2HCl



Mecanismo:

1. oxidação M M+ + eredução O2 + H2O + 4e 4OH-

2. Esgotamento do O2 na zona estagnante. Forma-se uma pilha, com a zona estagnante anódica.

3. Excesso de catiões na zona anódica migração de iões Cl-para repor a electroneutralidade.

4. Hidrólise do catião metálico:M+Cl- + H2O MOH + H+Cl-

5. Abaixamento do pH dentro da zona estagnante meio mais agressivo processo autocatalítico

Comum em aços inoxidáveis e alumínios mas também noutros metais e ligas.



Prevenção

Usar soldaduras em vez de juntas

Evitas zonas de estagnação e ângulos pouco abertos, para prevenir a formação de depósitos.

Usar juntas não-absorventes (ex: teflon vs. cartão)

Inspeccionar e remover os depósitos frequentemente


Formas de Corrosão / 4. Corrosão por picadas

Extremamente localizada; provoca perfuração do metal.Metais ou ligas com comportamento activo-passivo, na presença de Halogenetos (Cl-)

ex: aços inoxidáveis, alumínio



Mecanismo:Fase 1: nucleação (ruptura do filme)Fase 2: progressão (crescimento da picada)

Passos:1. Destruição da camada passiva2. Aumento da dissolução metálica3. Migração de aniões Cl- para a zona da picada.4. Hidrólise dos iões metálicos, com abaixamento do pH.5. Interior da picada fica anódico, e a zona circundante catódica6. Avanço do processo de uma forma autocatalítica.

A picada protege portanto a zona circundante, enquanto se mantiver activa.



Mecanismo


Potenciais de ruptura e de protecção

Er

Er: potencial de rotura (ou de picada no caso de corrosão por picadas)Eprot: potencial de protecção


C. Picadas: Efeito da concentração de Cloretos

• Efeito do meio: concentração de halogenetos• Er = A - B log Cx


Parâmetros da corrosão por picadas – elementos de liga

• Selecção de materiais Elementos de liga – Cr, Mo

• Microestrutura: precipitação de de sulfuretos, soldaduras…


Corrosão por picadas

Factores que influenciam: Elementos de liga (Ni, Cr, Mo, no aço)Microestrutura (sulfuretos e outros precipitados; soldaduras; sulfureto de Mg nos aços inox)Composição do meio

cloretos, outros halogenetos, ClO4-: iões agressivos

Nitratos, cromatos: reduzem tendência p/ picadaspH do meio

Temperatura (em geral Er diminui com o aumento de T)Teor de oxigénio


Corrosão por Picadas - Quantificação

Norma ASTM (American Society for Testing and Materials)

Factor de picada:penetração máxima/ penetração média


Corrosão por picadas

•Avaliação:•Densidade de picada: nº picadas/área•Profundidade das picadas•Índice de picada= profundidade máxima/ profundidade média•Potencial de picada

• Prevenção da corrosão por picadasSelecção de materiais: Elementos de Liga – Cr, Mo •316 (2% Mo) melhor do que 304•Hasteloy: 50- 60% Ni; 15- 20%Cr•Superausteníticos: 20Cr 18Ni 6Mo 0.2N•Superferriticos 30Cr 4Mo•Ti

•Em geral, metais e ligas com boa resistência à corrosão por picadas também resistem bem à corrosão intersticial

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