RECOBRIMENTOS PARA PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO

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1 FUNDAMENTOS DE MATERIAIS METALICOS II RECOBRIMENTOS PARA PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO ALUNOS: DANIEL F S PEREIRA ZAINE ALINE ALVES PROF. BRUNO B. MEDEIROS

2 CONTEÚDO 1. INTRODUÇÃO 2. ASPECTOS METALURGICOS E DE 3. ASPECTOS MICROESTRUTURAIS 4. CONCLUSÕES 5. REFERENCIAS

3 INTRODUÇÃO Recobrimento consiste em aplicar películas interpostas entre o material e o meio corrosivo, ampliando a resistência a corrosão do material. Esta película pode dar ao material um comportamento mais nobre,ou protegê-lo por ação galvânica por exemplo, ou ainda, se constituem numa barreira entre o metal e o meio e desta forma aumentar a resistência de contato das áreas anódicas e catódicas das pilhas de corrosão. Os recobrimentos podem ser: metálicos, não metálicos inorgânicos ou orgânicos e a sua utilização podem ser no aumento da resistência à corrosão atmosférica, na imersão e na corrosão pelo solo.

4 Os processos de recobrimentos metálicos mais comum são: 1. Cladização ão. 2. Deposição por imersão a quente. 3. Metalização. 4. Eletrodeposição. 5. Deposição química. 6. Cementação- Difusão. 7. Recobrimentos Não- Metálicos Inorgânicos. 8. Anodização. 9. Cromatização. 10. Fosfatização

5 Os processos de recobrimentos metálicos mais comum são: 12. Recobrimento com vidro. 13. Recobrimento com esmalte vítreo. 14. Recobrimento com material cerâmico 15. Recobrimentos Orgânicos. 16. Recobrimento com borrachas. 17. Pintura industrial. 18. Resina Acrílica. 19. Resina Alquídica dica. 20. Recobrimento por tinta à base de coal-tar epóxi. 21. Recobrimento com tinta epoxi em pó p (Fusion Bonded Epoxi). 22. Recobrimento com fitas plásticas. 23. Recobrimento com espuma rígida r de poliuretano.

6 1. Cladização ão: é uma laminação sobre um metal base no qual se quer proteger. 2. Deposição por imersão a quente: Pela imersão( do material metálico em um banho do metal fundido)a quente obtém-se, entre outras, as superfícies zincadas e as estanhadas. O processo de zincagem por imersão é também m denominado de galvanização.

7 3. Metalização: O processo por meio do qual se deposita sobre uma superfície previamente preparada camadas de materiais metálicos. 4. Eletrodeposição: Consiste na deposição de metais que se encontram sob a forma iônica em um banho. A superfície a revestir é colocada no catodo de uma célula eletrolítica. Por eletrodeposição é comum recobri-se com cromo, níquel, ouro, prata, estanho e, principalmente, cádmio, que por ser um metal muito tóxico é empregado como Recobrimento aplicado por este processo.

8 5. Deposição química: Consiste na deposição de metais por meio de um processo de redução química. Por este processo é comum recobrir-se com cobre e níquel. São os denominados cobre e níquel químicos, muito utilizados em peças com formato delicado e cheias de reentrâncias. 6. Cementação - Difusão: A deposição de um metal sobre a superfície a proteger pode ser acompanhado de um tratamento térmico formando ligas entre o deposito e o substrato.

9 7. Recobrimentos Não- Metálicos Inorgânicos: Consistem na interposição de uma película não- metálica inorgânica entre o meio corrosivo e o metal que se quer proteger. 8. Anodização: Consiste em tornar mais espessa a camada protetora passivante existente em certos metais, especialmente no alumínio. A oxidação superficial pode ser por banhos oxidantes ou processo eletrolítico. O alumínio é um exemplo muito comum da anodização.

10 9. Cromatização: Consiste na reação da superfície metálica com soluções ligeiramente ácidas contendo cromatos. A camada de cromatos passivante aumenta a resistência à corrosão da superfície metálica que se quer proteger.

11 10. Fosfatização: Consiste na adição de uma camada de fosfatos à superfície metálica. A camada de fosfatos inibe processos corrosivos e constitui-se, quando aplicada em camada fina e uniforme, em uma excelente base para pintura, em virtude da sua rugosidade. A fosfatização é um processo largamente empregado nas indústrias automobilísticas e de eletrodomésticos. Após o processo de desengraxe da superfície metálica, aplica-se a fosfatização, seguindo-se a pintura.

12 11.Recobrimento com argamassa de cimento: Consiste na colocação de uma camada de argamassa de cimento, com espessura da ordem de 3 a 6 mm, sobre a superfície metálica. Este Recobrimento é muito empregado na parte interna de tubulações e, neste caso, é aplicado normalmente por centrifugação. Em tubulações de grande diâmetro é comum usar-se um reforço com tela metálica. O Recobrimento interno com cimento é empregado em tubulações para transporte de água salgada, em água de refrigeração, tubulações de água de incêndio e água potável. Se considerados os aspectos técnicos e econômicos, o Recobrimento com argamassa de cimento e areia é a melhor solução para tubulações transportando água salgada.

13 12. Recobrimento com vidro: Consiste na colocação de uma camada de vidro sobre a superfície metálica. Esta camada é aplicada sob a forma de esmalte e fundida em fornos apropriados. Consegue-se uma película de alta resistência química, muito utilizada na indústria química;

14 13. Recobrimento com esmalte vítreo: Consiste na colocação de uma camada de esmalte vítreo (vidro + cargas + pigmentos) aplicada sob a forma de esmalte e fundida em fornos apropriados. Este Recobrimento é usado em alguns utensílios domésticos, em fogões, máquinas de lavar e etc.

15 14. Recobrimento com material cerâmico: Consiste na colocação de uma camada de material cerâmico, geralmente silicoso, de alta resistência a ácidos, utilizado principalmente para recobrimentos de pisos e canais de efluentes. 15. Recobrimentos Orgânicos: Consiste na interposição de uma camada de natureza orgânica entre a superfície metálica e o meio corrosivo.

16 16. Recobrimento com borrachas: Consiste em recobrir a superfície metálica com uma camada de borracha, utilizando-se o processo de vulcanização. 17. Pintura industrial: É um recobrimento, em geral orgânico, largamente empregado para o controle de corrosão em vários tipos de estruturas e também em estruturas aéreas e, em menor escala, em superfícies enterradas ou submersas.

17 18. Resina Acrílica: Sua fórmula f à base de, resina acrílica e hidrocarbonetos aromáticos impermeabiliza a superfície protegendo-a a contra a ação a das intempéries, devido a sua excelente resistência. É um produto de fácil f aplicação, excelente rendimento e manutenção de brilho, além m de proporcionar belíssimo acabamento. Não contém m benzeno, álcool ou querosene. 19. Resina Alquídica dica: São formadas pela condensação de ácidos dicarboxílicos com álcoois poliídricos e modificados com ácidos graxos, para melhorar a solubilidade. Como constituintes de vernizes ou de esmaltes, apresentam beleza e flexibilidade características, que têm acentuada permanência na exposição prolongada ao tempo.

18 20. Recobrimento por tinta à base de coal-tar epóxi: A pintura com coal-tar epoxi é usada em uma espessura da ordem de 500 micrometros. 21. Recobrimento com tinta epoxi em póp (Fusion Bonded Epoxi): É também m um moderno sistema de proteção anticorrosiva de dutos enterrados e submersos. Constitui- se de uma camada de 400 a 450 micrometros de espessura, à base de resina epoxi termocurada,, aplicada a pó, p, pelo processo eletrostático. tico.

19 22. Recobrimento com fitas plásticas: As fitas plásticas mais utilizadas em recobrimentos são: fitas de polietileno (as mais utilizadas, devido a seu melhor desempenho); fitas de PVC; fitas de poliéster. As fitas são aplicadas helicoidalmente em torno do tubo a ser protegido com uma sobreposição de 50% entre camadas. A aplicação pode ser manual ou mecânica. Geralmente, antecede a aplicação das fitas uma limpeza da superfície e a aplicação de um primer capaz de melhorar a adesão da fita.

20 23. Recobrimento com espuma rígida r de poliuretano: É utilizada quando se requer que o recobrimento anticorrosivo possua também m boa capacidade de isolação térmica t (dutos operando a alta ou a baixa temperaturas).

21 Para que ocorra um bom processo de recobrimento, é necessário o processo de preparação do material, com a remoção das impurezas contidas. A remoção destas impurezas é fator fundamental para que possa ser obtido um recobrimento com boa aderência e qualidade. Estima-se que cerca de 85% das falhas em recobrimentos de superfícies sejam conseqüências de problemas de prétratamento.

22 Dentre os tipos de impurezas mais comuns que devem ser removidas da superfície a ser recoberta estão: camadas de óxido; óleos, graxas, resinas, parafinas; poeira, resíduos do processo de fabricação; sais e crostas de tratamento térmico; manchas; tintas e fosfato.

23 O processo de preparação da superfície consiste, basicamente, das seguintes etapas : 1)- Acabamento mecânico; 2)- Remoção de óleos e graxas - desengraxe e 3)- Remoção de camada de óxido - decapagem;

24 ACABAMENTO MECÂNICO: O acabamento mecânico consiste, basicamente, das seguintes etapas: Escovação, Lixamento e Polimento e Jateamento. Vibração. Tamboreamento.

25 DESENGRAXE: Após o processo de fabricação e de acabamento mecânico, a peça apresenta uma camada de óleo ou graxa em sua superfície. Esta camada tem que ser removida previamente ao processo de recobrimento. Para tanto são utilizados, basicamente, três processos: a) Limpeza com solventes; b) Desengraxe alcalino; c) Desengraxe alcalino eletroquímico.

26 DECAPAGEM ÁCIDA: Esta etapa consiste na remoção de óxidos, hidróxidos ou outros tipos de impurezas sólidas pela imersão da peça em uma solução ácida. O tipo de ácido, sua concentração e a temperatura da operação dependem da natureza do material.

27 ASPECTOS MICROESTRUTURAIS Exemplo utilizado: Galvanização Galvanização a fogo compreende a imersão de um componente metálico em um banho de zinco líquido, após limpeza cuidadosa e preparação adequada do componente a ser tratado. O rápido ataque da superfície do componente pelo zinco líquido produz uma camada composta por diferentes ligas zinco/ferro (conhecidas como intermetálicos), que desenvolvem uma ligação muito forte com a superfície do componente. Alguns autores chamam esta união de ligação metalúrgica, que, de fato, ocorre.

28 ASPECTOS MICROESTRUTURAIS Após a remoção do componente estrutural do banho líquido, uma camada de zinco relativamente puro passa a recobrir a superfície do componente e as camadas de intermetálicos, produzindo uma coloração brilhante, acinzentada ou prateada, bastante característica. A camada de intermetálicos Zn-Fe é dura e relativamente frágil, fornecendo tanto uma barreira protetora quanto proteção galvânica eficiente, protegendo o componente da corrosão. Em adição, a camada externa, macia, de zinco, protege o componente da abrasão e impacto acidentais durante o período de serviço.

29 ASPECTOS MICROESTRUTURAIS Quando o aço, agora limpo, é mergulhado no zinco fundido (que se encontra à temperatura ao redor de 450oC), uma série de compostos intermetálicos Fe-Zn são formados através de reações metalúrgicas entre o ferro e o zinco. A velocidade de crescimento da camada de intermetálicos Fe-Zn é, normalmente, descrita por uma equação parabólica com o tempo, e, assim, a velocidade inicial da reação é bastante rápida e uma agitação considerável pode ser observada no banho de zinco.

30 ASPECTOS MICROESTRUTURAIS A maior parte da espessura do revestimento é formada durante este período. Subsequentemente, a reação diminui de velocidade e a espessura do revestimento não cresce significativamente, mesmo se o componente ficar imerso no banho por grandes períodos de tempo. Tempos de imersão típicos variam de três a quatro minutos, mas podem ser alongados para componentes mais pesados, que possuem alta inércia térmica ou ainda quando o zinco deve penetrar em espaços internos.

31 ASPECTOS MICROESTRUTURAIS Seção esquemática de um revestimento galvanizado típico, mostrando as camadas de intermetálicos.

32 ASPECTOS MICROESTRUTURAIS Microestrutura de um típico revestimento galvanizado a fogo. As espessuras do revestimento são normalmente determinadas pelas espessuras do substrato de aço. Assim, condições operacionais uniformes levam à constância na espessura dos revestimentos obtidos sobre substratos de diferentes espessuras.

33 CONCLUSÃO A proteção contra a corrosão por meio de recobrimento tem por objetivo criar uma barreira impermeável protetora na superfície exposta do material. A adoção de uma ou mais formas de proteção contra a corrosão dos materiais deve levar em conta aspectos técnicos e econômicos.

34 REFERÊNCIAS V. Gentil, Corrosão. Rio de Janeiro: LTC Livros Técnicos e Científicos Editora, Fontana, M. G.; Greene, N. D.; Corrosion Engineering. New York: McGraw-Hill Book Company, Inc, A. C. Dutra, & L. P. Nunes, Proteção catódica Técnica de combate à corrosão. Rio de Janeiro; Editora Técnica, 1987, 208p. J. R. Galvele: Corrosión. Buenos Aires, Departamento de Materiales, Comisión Nacional de Energía Atómica, p J. R. Galvele: Procesos de corrosión. Buenos Aires, Comisión Nacional de Energía Atómica, p.159, R. F. Steigerwald: Electrochemistry of Corrosion-Corrosion Nace, J. C. Scully: The Fundamentals of Corrosion. Oxford, Pergamon press, p. 234, 1975.