Aula Corrosão e proteção contra corrosão_2014

Prévia do material em texto

Universidade São Judas Tadeu
 Corrosão e Proteção contra a 
corrosão
Prof. Dr. Iguatinã Costa
São Paulo, setembro de 2014
 
O que vimos até agora
● As reações de oxirredução podem ser utilizadas como fonte de energia 
elétrica
● Em uma célula galvânica, através da compartimentalização de uma reação 
pode-se modular esta reação
● Uma célula galvânica é formada por um ânodo (onde acontece a oxidação) 
e um cátodo (onde acontece a redução)
● Observamos a corrosão do metal constituinte do ânodo e a deposição no 
cátodo (eletrodo protegido)
● Através da aplicação de uma d.d.p. superior em uma célula galvânica, com 
o auxílio de uma fonte externa podemos inverter umaa reação de 
oxirredução espontânea, transformando o dispositivo em uma célula 
eletrolítica. 
 
O que é corrosão?
● De um modo geral, chamamos de corrosão processo 
resultante da ação do meio sobre um determinado 
material, resultando em sua deterioração. (Não 
necessariamente eletroquímica)
● Chamamos de ferrugem a camada marrom 
avermelhada formada sobre superfícies metálicas 
(mesmo aquelas que não contém ferro!)
 
O que é corrosão?
Chamamos de corrosão as reações de 
oxirredução espontâneas nas quais um metal 
é atacado por alguma substância em seu 
ambiente e é convertido em um composto 
não-desejado.
 
Importância
É um processo de grande importância econômica. 
Cerca de 20 % do aço produzido anualmente nos 
EUA se destina à reposição de peças danificada por 
corrosão.
 
Importância
Resistência à corrosão
Disponibilidade Custo
Material
Resistência Mecânica Aparência
 Processo de Fabricação
 
Aspectos eletroquímicos
Aspectos Resistência à Aspectos
Físico-Químicos Corrosão M etalúrgicos
Aspectos Termodinâmicos
Importância
 
Pontos principais para o início de 
reação
 Impurezas no metal
 Ligas
 Vérticies e arestas de cristais
 Pontos de ruptura de filmes protetores
 
Corrosão do Ferro
● O ferro “enferruja” quando exposto ao ar úmido ou à água saturada de 
oxigênio.
● Outros fatores tais como pH da solução, presença de sais, contato com 
outros metais mais difíceis de oxidar que o próprio ferro, entre outros, 
aceleram o processo de corrosão
● A ferrugem possui uma composição variável, primariamente é um 
óxido férrico de composição variável
Fe2O3.xH2O
● O grande problema associado à corrosão do ferro é de que ele não 
forma uma camada aderente, ocorre a descamação e a renovação 
contínua da superfície metálica a ser oxidada. A ferrugem também é 
porosa e permeável à água.
 
Corrosão do Ferro
● Sendo a água o principal agente da corrosão, a reação
2H2O(l)+2e-→H2(g)+2OH-(aq)
que possui um E0= -0,42V em pH 7, torna-se muito 
importante.
● Como E0Fe=-0,44V, a chance do ferro ser oxidado nessas 
condições é pequena.
● Quando o ferro é exposto ao ar úmido:
O2(g)+4H+(aq)+4e-→2H2O(l), que possui um E0=0,82V nota-se 
que o ferro torna-se capaz de facilmente reduzir o oxigênio 
dissolvido em água.
 
Corrosão do Ferro
● A primeira etapa da corrosão do Ferro envolve a 
oxidação do ferro ao estado +2
Fe(s)→Fe2++2e-
● O oxigênio é o agente oxidante nesta reação
O2(g)+4H++4e-→2H2O
● Ocorre uma segunda oxidação do Ferro, também 
realizada pelo oxigênio, em que o mesmo se converte 
em Fe(III)
Fe2+→Fe3++1e-
 
Corrosão do Ferro
● Finalmente, o íon férrico é imediatamente hidrolisado e precipita a 
ferrugem
2Fe3+(aq)+(3+x)H2O(l)→Fe2O3.xH2O(s)+6H+(aq)
● Os íons H+ formados nesta reação auxiliam na redução do oxigênio.
● O Fe(II) pode ser transportado por difusão para qualquer outro 
ponto da superfície , aumentando o depósito de ferrugem. E os 
elétrons gerados nas reações de oxidação podem gerar corrosão 
em pontos muito distantes do ponto de origem, por condução 
metálica, onde segue reduzindo o oxigênio
● O sistema se comporta como uma célula galvânica extremamente 
eficiente, com diversos sítios catódicos e anódicos.
 
Corrosão do Ferro
 
Proteção contra a corrosão
● Isolar o Ferro do ar e da umidade
● Ligas metálicas mais resistentes
● Colocar o ferro em contato elétrico com outro metal com 
maior facilidade de oxidação
● Todas as anteriores ;-)
 
Proteção contra a corrosão
● Cobertura com tintas, graxas ou óleos
● Recobrimento com outro metal
● Proteção catódica
 
Tintas, graxas e óleos
● Óleos e graxas, além de reduzir o atrito entre peças, 
impede que a água fique na superfície do ferro
● Tintas podem prevenir a corrosão pela adição de um 
forte agente oxidante em sua composição, tais como 
zarcão (Pb3O4) e cromato de zinco (ZnCrO4)
 
Revestimento com outros metais
● Revestimento com folha de Flandres (estanho)
● O estanho, através de uma fina camada protege o ferro 
da corrosão.
● Os óxidos de estanho são impermeáveis.
● Quando ocorrem rachaduras no revestimento, ocorrem 
problemas (E0Sn=-0,14V; E0Fe=-0,44V)
 
Galvanização
● Revestimento de uma superfície metálica com zinco 
através de eletrólise ou à quente
● Proteção através da formação de hidróxido carbonato de 
zinco (Zn2(OH)2CO3), que tende a selar eventuais 
rachaduras
● O zinco ainda exerce proteção catódica sobre o ferro 
(potencial de E0Zn=-0,74V).
 
Cromagem
● Geralmente utiliza-se como cátodo o material a ser 
revestido, e o ânodo uma barra de cromo ou um material 
inerte qualquer
● Ambos devem estrar submersos em uma solução 
contendo uma alta concentração de íons cromo(III)
● O cromo é adicionado após os processos de cobreação 
e niquelagem, que garantem a aderência do cromo à 
peça
● Necessita de um considerável gasto de energia, pois o 
cromo precisa de 3 elétrons para ser reduzido.
 
Cromagem
 
Proteção catódica
● Não é possível galvanizar grandes estruturas de metal 
(como navios, encanamentos, tanques de 
armazenamento de gasolina subterrâneos, pontes) 
Nestes casos utiliza-se frequentemente a proteção 
catódica.
● Esta estratégia consiste em colocar um metal com menor 
potencial de redução em contato elétrico com o metal 
que se deseja proteger
● O bloco de metal será chamado ânodo de sacrifício.
 
Proteção catódica
	Slide 1
	Slide 2
	Slide 3
	Slide 4
	Slide 5
	Slide 6
	Slide 7
	Slide 8
	Slide 9
	Slide 10
	Slide 11
	Slide 12
	Slide 13
	Slide 14
	Slide 15
	Slide 16
	Slide 17
	Slide 18
	Slide 19
	Slide 20
	Slide 21
	Slide 22