Materiais e Corrosão - Cap 3 FORMAS DE CORROSÃO. Fontana, cap. 3. Formas de Corrosão- A.Simões_2006 3a.1

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1 Materiais e Corrosão - Cap 3 FORMAS DE CORROSÃO Fontana, cap. 3 Formas de Corrosão- A.Simões_2006 3a.1

2 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 Localizada Zona anódica espacialmente separada da zona catódica, tipicamente com zona anódica de menores dimensões. Formas de Corrosão- A.Simões_2006 3a.2

3 Formas de Corrosão / 1. Corrosão Uniforme Material dissolvido Aço macio, meio salino, humidades elevadas Corrosão uniforme É a mais comum. É a que conduz a maior perda de material Previsível (diagramas E-pH,...) Em geral controlável (ex: pintura) Taxa de perda de massa determinável por testes simples (rectas de Tafel, Rp) Formas de Corrosão- A.Simões_2006 3a.3

4 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. Formas de Corrosão- A.Simões_2006 3a.4

5 Formas de Corrosão / 2. Corrosão Galvânica 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. Aço Alumínio vs. Aço : variável A corrosão não progride em meio totalmente seco Formas de Corrosão- A.Simões_2006 3a.5

6 Formas de Corrosão / 2. Corrosão Galvânica Parâmetros determinantes: Nobreza dos metais e ligas Au > 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) I a = Ic ex: rebites da aço em estrutura de cobre i a A = c i c A a Formas de Corrosão- A.Simões_2006 3a.6

7 Formas de Corrosão / 2. Corrosão Galvânica PREVENÇÃO: Seleccionar metais (ou ligas) próximos na série galvânica Escolher baixas razões Área catódica / Area anódica Isolar electricamente os metais quando possível Projectar a estrutura de forma a poder substituir as partes anódicas Instalar 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- A.Simões_2006 3a.7

8 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. Corrosão intersticial inerte Aço inox Formas de Corrosão- A.Simões_2006 3a.8

9 Células de concentração São células com eléctrodos idênticos em meios diferentes Célula de concentração iónica + A - Célula de arejamento diferencial Cu Conc. Cu Diluída ar N 2 + A - Membrana porosa Fe NaCl dil. Fe NaCl dil. Membrana porosa Formas de Corrosão- A.Simões_2006 3a.9

10 Formas de Corrosão / 3. Corrosão Intersticial Corrosion Atlas Aço inoxidável Aço inoxidável Aço inox após 30 dias em 0.5FeCl M NaCl Corrosão Intersticial numa junta Formas de Corrosão- A.Simões_2006 3a.10

11 3. Corrosão Intersticial - Mecanismo Reacções que provocam acidificação no ânodo: Fe Cl - FeCl 2 FeCl 2 + 2H 2 O Fe(OH) 2 + 2HCl Material inerte Meio exterior ânodo cátodo Formas de Corrosão- A.Simões_2006 3a.11

12 Formas de Corrosão / 3. Corrosão Intersticial Mecanismo: 1. oxidação M M + + e redução O 2 + H 2 O + 4e 4OH - 2. Esgotamento do O 2 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 - + H 2 O 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. Formas de Corrosão- A.Simões_2006 3a.12

13 Formas de Corrosão / 3. Corrosão Intersticial 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- A.Simões_2006 3a.13

14 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 Formas de Corrosão- A.Simões_2006 3a.14

15 Formas de Corrosão / 4. Corrosão por picadas Mecanismo: Fase 1: nucleação (ruptura do filme) Fase 2: progressão (crescimento da picada) Passos: 1. Destruição da camada passiva 2. Aumento da dissolução metálica 3. 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 catódica 6. Avanço do processo de uma forma autocatalítica. A picada protege portanto a zona circundante, enquanto se mantiver activa. Formas de Corrosão- A.Simões_2006 3a.15

16 Formas de Corrosão / 4. Corrosão por picadas Mecanismo Formas de Corrosão- A.Simões_2006 3a.16

17 Formas de Corrosão / 4. Corrosão por picadas Formas de Corrosão- A.Simões_2006 3a.17

18 Potenciais de ruptura e de protecção E r E r : potencial de rotura (ou de picada no caso de corrosão por picadas) E prot : potencial de protecção Formas de Corrosão- A.Simões_2006 3a.18

19 Formas de Corrosão / 4. Corrosão por picadas Formas de Corrosão- A.Simões_2006 3a.19

20 C. Picadas: Efeito da concentração de Cloretos Efeito do meio: concentração de halogenetos E r = A - B log C x Formas de Corrosão- A.Simões_2006 3a.20

21 Parâmetros da corrosão por picadas elementos de liga Selecção de materiais Elementos de liga Cr, Mo Microestrutura: precipitação de de sulfuretos, soldaduras Formas de Corrosão- A.Simões_2006 3a.21

22 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, ClO 4- : iões agressivos Nitratos, cromatos: reduzem tendência p/ picadas ph do meio Temperatura (em geral E r diminui com o aumento de T) Teor de oxigénio Formas de Corrosão- A.Simões_2006 3a.22

23 Corrosão por Picadas - Quantificação Norma ASTM (American Society for Testing and Materials) Factor de picada: penetração máxima/ penetração média Formas de Corrosão- A.Simões_2006 3a.23

24 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 picadas Selecção 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 Formas de Corrosão- A.Simões_2006 3a.24