Aula12 - Corrosão

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Ciência dos Materiais
2016
Ciência dos Materiais
Camila S. Brey Gil
2016
Corrosão de metais
A maioria dos materiais em contato com o meio ambiente forma um sistema termodinamicamente instável. Com a única exceção dos metais nobres (ouro, prata e platina), todos os demais metais em contato com o ar devem reagir e transformarem-se em óxidos, hidróxidos ou outras formas semelhantes;
A corrosão é definida como a 
deterioração de metais provocada 
por um ataque eletroquímico;
Reação de oxidação: 
- reação onde o material perde elétrons;
Reação característica de metais;
Ocorre no anodo;
Exemplos:
Os elétrons gerados de cada átomo de metal que é oxidado devem ser transferidos para outra espécie química no que chamamos de reação de redução:
- reação onde o material recebe elétrons;
Ocorre no catodo;
É a reação inversa a oxidação;
Reação Eletroquímica global: deve existir pelo menos uma reação de oxidação e uma reação de redução. A reação global será uma soma das reações.
No anodo ocorre perda de massa, ou seja, corrosão
No catodo ocorre aumento de massa
Os elétrons migram sempre do anodo para o catodo
Oxidação
Redução
Potenciais de eletrodo (E)
Mede a tendência do material a perder ou ganhar elétrons;
- Define se o material irá oxidar ou reduzir
Potenciais de eletrodo (E)
- Mede a tendência do material a perder ou ganhar elétrons;
							Fe Fe2+ + 2e- E0= +0,440 V
							Cu2+ + 2e- Cu 	 E0= +0,34 V
						 Fe + Cu2+ Fe2+ + Cu E= 0,78 V
						Quando: E>0 reação espontânea
							 E<0 reação não espontânea
Metade de uma pilha eletroquímica consiste em um eletrodo de níquel (Ni) imerso em uma solução rica em Ni2+; a outra metade é composta por um eletrodo de Zinco imerso em uma solução de Zn2+. Escreva as reações de redução e oxidação e a reação global e calcule a voltagem que é gerada. A reação é espontânea?
Corrosão do ferro
O ferro exposto entra em contato com água e oxigênio
Analisando os potenciais de cada reação definimos as reações de oxidação e redução
(PUC) Na cela eletroquímica representada pela equação:
Ni0 + 2Ag+ → Ni2+ + 2Ag0
é correto afirmar que:
a) os elétrons fluem, pelo circuito externo, da prata para o níquel.
b) o cátodo é o eletrodo de níquel.
c) o eletrodo de prata sofre desgaste.
d) a prata sofre redução.
Formas de corrosão
Ataque Uniforme
Corrosão Galvânica
Corrosão em frestas
Pites ou puntiforme
Corrosão Intergranular
Erosão-corrosão
Corrosão sob tensão
Ocorre com a mesma intensidade em toda a superfície exposta;
É a forma mais comum de corrosão;
Pode ser prevista e levada em consideração com relativa facilidade nos projetos;
Ataque Uniforme
Ocorre quando dois materiais metálicos são acoplados eletricamente, e ao mesmo tempo que são expostos a um eletrólito;
O metal mais reativo sofrerá a corrosão enquanto o outro metal estará protegido;
Exemplo: Parafusos de aço sofrem corrosão quando em contato com o latão em um ambiente marinho;
Corrosão Galvânica
Corrosão Galvânica
A série galvânica é uma classificação mais prática e realista que representa a reatividade relativa de diversos metais e ligas em água do mar; 
Ligas próximas ao topo: catódicas e não reativas
Ligas próximas a base: anódicas e reativas
 Quando duas ligas estão unidas na água do mar, aquela localizada mais abaixo na série sofrerá corrosão;
Algumas ligas estão separadas por colchetes, como o metal base é o mesmo para essas ligas há pouco risco de corrosão se essas ligas forem unidas;
Exercícios:
A partir da série galvânica, cite três metais ou ligas que podem ser usados para proteger galvanicamente o níquel em seu estado ativo.
Algumas vezes a corrosão galvânica é prevenida fazendo-se um contato elétrico entre ambos os metais no par e um terceiro metal que é anódico em relação a esses dois. Considerando a série galvânica, cite um metal que pode ser usado para proteger um par galvânico cobre-alumínio.
Ocorre de forma localizada em regiões de frestas, cavidades e outros espaços onde se acumulam um agente corrosivo;
As frestas são um potencial ponto de corrosão;
Formas de prevenção: - Eliminar as frestas por soldagem ou selante;
Corrosão em frestas
Corrosão em frestas
Ocorre de forma muito localizada onde pequenos pites ou buracos se formam no material; 
Essa corrosão penetra a partir do topo de uma superfície horizontal, seguindo para o interior do material no sentido vertical;
Um pite pode ser iniciado por um defeito localizado de superfície, como um arranhão ou uma pequena variação na composição; 
Pites ou puntiforme
Os aços inoxidáveis são mais propensos a esse tipo de corrosão;
 A adição de 2% de molibdênio aumenta a resistência desses aços à corrosão;
Limpeza periódica;
Pites ou puntiforme
Ocorre preferencialmente nas regiões de contornos de grão;
Como resultado a amostra se desintegra ao longo dos seus contornos;
Corrosão Intergranular
Surge da ação combinada de um ataque químico e da abrasão(desgaste mecânico) causada pelo movimento de um fluido;
É encontrada com frequência em tubulações, principalmente nas dobras onde o fluido muda de direção;
Rotores, palhetas de turbina, válvulas e bombas também apresentam esse tipo de corrosão;
Erosão-corrosão
A natureza do fluido influencia na taxa de corrosão (também a presença de particulados);
O aumento na velocidade do fluido geralmente aumenta a taxa de corrosão;
Erosão-corrosão
Esse tipo de corrosão resulta da ação combinada de uma tensão de tração e de um ambiente corrosivo, ambos são necessários;
Alguns materiais considerados inertes tornam-se suscetíveis a corrosão quando uma tensão é aplicada;
Pequenas trincas se formam e se propagam pelo material podendo levar a falhas e fraturas;
Corrosão sob tensão
Prevenção da corrosão
Técnicas mais gerais que compreendem:
a seleção do material a ser utilizado
a alteração do ambiente
o projeto
revestimentos 
proteção catódica
Prevenção da corrosão
Seleção dos materiais
Forma mais comum de prevenção
Utiliza como referência os potenciais de corrosão
O custo do material é levado em consideração
Prevenção da corrosão
Alteração do ambiente
Materiais que transportam fluidos
Controle da temperatura e velocidade do fluido
Adição de inibidores 
Prevenção da corrosão
Projeto
Eliminação de frestas
Drenagem de líquidos
Limpeza facilitada
Recursos para exclusão do ar
Prevenção da corrosão
Revestimentos
Barreiras físicas à corrosão
Deve apresentar alto grau de adesão à superfície
Não reativo ao ambiente e resistente a danos mecânicos
Metálicos, poliméricos e cerâmicos
Isolamento elétrico dos materiais de potenciais diferentes
Prevenção da corrosão
Proteção catódica
Eficiente meio de combate à corrosão
Pode ser utilizada em todas as formas de corrosão
Envolve o fornecimento de elétrons para o metal
Par galvânico
Torna o metal um catodo (recebe elétrons)
Adição de um anodo de sacrifício para proteger o metal da oxidação
Galvanização: camada de zinco aplicada sobre a superfície do aço
Prevenção da corrosão
Revestimento Epóxi
Prevenção da corrosão
Aplicação de zarcão (tinta antioxidante)
Prevenção da corrosão
Metal de sacrifício
Prevenção da corrosão
Galvanização
Prevenção da corrosão
Fitas a prova d’água
Referências Bibliográficas
CALLISTER, W. D. Jr. Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução. 5a Edição. Rio de Janeiro:Editora LTC, 2002, 589p.
VAN VLACK, L. Princípios de Ciências dos Materiais. São Paulo: Editora Edgard Blücher, 2004.