CM - Corrosão

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22/05/2019
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DEM 1097 Ciência dos Materiais A
2016.
Corrosão e Degradação de Materiais
natalia.daudt@ufsm.br
2017
Prof. Dra. Natália F. Daudt, Eng
Ciência dos Materiais– DEM 1065
DEM 1097 Ciência dos Materiais A
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• Como ocorre a corrosão?
• Quais metais são mais susceptíveis à corrosão?
• Quais parâmetros ambientais afetam a taxa de corrosão? 
• Como prevenir ou controlar a corrosão?
Corrosão e Degradação de Materiais
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DEM 1097 Ciência dos Materiais A
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Corrosão:
-- ataque eletroquímico destrutivo do material.
-- Ex: Oxidação de um carro e em navio Al 
Capone em Sapona largo na costa de Bimini. 
• Custo:
-- 4 a 5% do Produto Nacional Bruto (PIB)*
-- Nos Estados Unidos este custo representa um pouco mais que $400 bilhões/ano**
O custo da corrosão
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Corrosão e Degradação de Materiais
Photos courtesy L.M. Maestas, Sandia 
National Labs. Used with permission.
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Corrosão:
-- Por que os metais corroem?
-- Por que os cerâmicos não corroem (não sofrem ataque 
eletroquímico) em condições de temperatura ambiente? 
Corrosão e Degradação de Materiais
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DEM 1097 Ciência dos Materiais A
Corrosão de metais usados em estruturas e motores de aeronaves é um problema grande e caro da 
indústria de aviação.
O custo anual para a indústria é mais de US $ 2,2 bilhões, 
 despesas de projetar e fabricar componentes de aeronaves para resistir à corrosão (US $ 0,2 bilhão);
 tempo de inatividade quando a aeronave são inspecionados por corrosão (US $ 0,3 bilhão);
 manutenção de corrosão de aeronaves (US $ 1,7 bilhão).
Corrosão e Degradação de Materiais
O custo da corrosão no setor aeroespacial
DEM 1097 Ciência dos Materiais A
Corrosão e Degradação de Materiais
O engenheiro aeroespacial deve entender o processo de corrosão com intuito de:
• projetar e produzir componentes metálicos que resistentes a corrosão, 
• especificar o método de proteção contra corrosão mais adequado para cada aplicação, 
• identificar e avaliar a severidade dos danos por corrosão encontrados nas aeronaves.
Corrosão no setor aeroespacial
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DEM 1097 Ciência dos Materiais A
Apesar das grandes somas gastas na prevenção de corrosão, a corrosão continua sendo uma causa 
comum de danos em componentes metálicos.
• A corrosão é responsável por cerca de 25% de todas as falhas de componentes metálicos de 
aeronaves;
• somente a fadiga é responsável por mais falhas do que a corrosão. 
O risco e custo do dano por corrosão aumenta, com a idade da aeronave, 
→ de modo que as horas gastas em manutenção de corrosão muitas vezes superam as horas de voo 
reais para muitos aviões antigos.
Corrosão e Degradação de Materiais
O custo da corrosão no setor aeroespacial
DEM 1097 Ciência dos Materiais A
Corrosão e Degradação de Materiais
Fontes comuns de corrosão durante os estágios de projeto e manufatura de aeronaves (adapted from information
provided by The Boeing Company).
Corrosão no setor aeroespacial
Estágio de manufatura e projeto de aeronaves
Projeto de aeronave
Manufatura e processamento de 
aeronaves
• Drenagem pobre
• Cavitação 
• Tensão
• Materiais diferentes
• Seleção de Materiais
• Acabamento inadequado de materiais (primer e 
pintura)
• Processo inadequado de soldagem/colagem
• Tratamento térmico inadequado
• Tratamento inadequado de alívio de tensões
• Falta de materiais anodizados ou acladadizados
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DEM 1097 Ciência dos Materiais A
Fontes comuns de corrosão durante os estágios de operação de aeronaves (Mortiz 2015, adapted from information provided by The Boeing Company).
Corrosão e Degradação de Materiais
Corrosão no setor aeroespacial
Operação da aeronave
Contaminação acidental
Problema na manutenção da 
aeronave
• Negligência
• Reparos inadequados
• Programas inadequados 
de controle de corrosão
Deterioração do 
acabamento
Ambiente operacional
Condições ambientais 
dentro da aeronave
• Derramamento de resíduos de lavagem
• Derramamento de resíduos de
• a cozinha da aeronave e dos lavatórios
• Derramamento de químicos
• Costa marítima
• Topical
• umidade• Lascas
• Arranhões
• Abrasão
• Depósitos
• Envelhecimento
• Condensação
• Crescimento de 
microrganismos
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Corrosão e Degradação de Materiais
O tipo de corrosão e a taxa de ocorrência da corrosão são determinados por muitos fatores. 
Fatores importantes incluem:
• composição, propriedades metalúrgicas e tratamento térmico da liga metálica;
• tipo de revestimentos superficiais e sistemas de proteção no metal;
• presença de tensões, vazios e outros defeitos no metal; 
• composição e concentração de líquido ou gás corrosivo; e 
• temperatura e umidade do meio ambiente
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Corrosão e Degradação de Materiais
As inspeções de rotina para danos por corrosão devem ser executadas ao longo de toda a vida da 
aeronave usando métodos de inspeção não-destrutivos.
O tempo entre as inspeções fica mais curto à medida que a aeronave se torna mais velha, o que 
aumenta o custo de manutenção.
Corrosão no setor aeroespacial
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Corrosão e Degradação de Materiais
O custo aumenta com uma taxa crescente em função da idade da aeronave devido a muitos fatores, 
incluindo inspeção e reparo de corrosão.
Portanto, o gerenciamento da corrosão é um fator importante na operação de custo efetivo das aeronaves.
O aumento do custo de 
manutenção de um Boeing 727 
em função do aumento número 
de vôos. 
Corrosão no setor aeroespacial
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• Duas reações são necessárias:
-- reação de oxidação:
-- reação de redução:   e2ZnZn 2
(gas)H2H2 2
 e
• Outras reações de redução :
-- solução ácida -- solução neutra ou básica
OH24H4O 22 
 e
  )OH(44OH2O 22 e
Corrosão Eletroquímica
Zinco
Reação de oxidação
Zn Zn2+
2e-
Solução ácida
Reação de redução
H+
H+
H2 (gas)
H+
H+
H+
H+
H+
Fluxo de e-
no metal
Ex: Considere a corrosão do zinco em solução ácida. 
Corrosão e Degradação de Materiais
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Eletrodo padrão de hidrogênio
• Dois resultados:
0ometal V
(relativo a Pt)
Eletrodo Potencial Padrão
-- Corrosão
-- Metal é o ânodo (-)
P
la
tin
a
m
et
al
, M
M n+
ions
ne -
H2(gas)
25°C
1M M n+ sol’n 1M H + sol’n
2e -
e -e -
H +
H +
-- Eletrodeposição
-- Metal é o cátodo (+)
M n+
ions
ne -
e - e -
25°C
1M M n+ sol’n 1M H + sol’n
P
la
tin
um
m
et
al
, M
H +
H +
2e -
0ometal V
(relativo a Pt)
H2(gas)
Corrosão e Degradação de Materiais
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Séries Padrões EMF (Força motriz eletroquímica)
• Metal com pequeno potencial de corrosão
V0
metal
• Séries EMF
Au
Cu
Pb
Sn
Ni
Co
Cd
Fe
Cr
Zn
Al
Mg
Na
K
+1.420 V
+0.340
- 0.126
- 0.136
- 0.250
- 0.277
- 0.403
- 0.440
- 0.744
- 0.763
- 1.662
- 2.363
- 2.714
- 2.924
metal
Vo
metal
M
ai
s 
an
ód
ic
o
m
ai
s 
ca
tó
di
co
DV = 
0.153V
o
-
1.0 M 
Ni 2+ solution
1.0 M 
Cd 2 + solution
+
25°C NiCd
• Ex: célula Cd-Ni l
Vo < Vo  Cd corrói
Cd Ni
Corrosão e Degradação de Materiais
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Zn2+
2e- Reação de oxidação
Ácido
H + H +
H +
H +
H +
H +
H +
-
+
Zn (ânodo)Cu (cátodo)
OH24H4O 22 
 e
(gas)H2H2 2
 e
Reação de redução
 e2ZnZn +2
Corrosão na Laranja
Corrosão e Degradação de Materiais
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Ex: Célula de Cd-Ni com solução padrão de 1 M 
V 153.0oCd
o
Ni VV
-
Ni
1.0 M 
Ni 2+ solution
1.0 M 
Cd 2 + solution
+
Cd 25°C
Ex: Célula de Cd-Ni com solução não-padrão
Y
X
nF
RT
VVVV lnoCd
o
NiCdNi 
n = #e-
por unidade
Reação de 
oxid/red
(= 2 aqui)
F = 
Constante de 
Faraday
= 96,500
C/mol.• Reduz VNi - VCd através
-- aumentando X
-- diminuindo Y
- +
Ni
Y M 
Ni 2+ solution
X M 
Cd 2 + solution
Cd T
Efeito da concentração da Solução
Corrosão e Degradação de Materiais
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Série Galvânica
• Ranking de reatividade dos metais/ligas metálicas na água do mar
Platina
Ouro
Grafite / Epoxy-Carbono
Titânio
Prata
Aço Inoxidável 316 (passivado)
Níquel (passivado)
Cobre
Níquel (ativo)
Estanho
Chumbo
Aço Inoxidável 316(ativo)
Ferro/Aço
Ligas de Alumínio
Cádmio
Zinco
Magnésio
m
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an
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(a
tiv
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m
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(in
er
te
)
Corrosão e Degradação de Materiais
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Exemplos: 
• uma liga de alumínio tem potencial catódico maior (ou mais catódica) do que o magnésio e, 
portanto, quando esses dois metais estão em contato na presença de um eletrólito, a célula 
galvânica que é criada causa corrosão do magnésio enquanto o alumínio não é afetado. 
• o composto de fibra de carbono-epóxi faz com que o alumínio corroa devido a sua posição mais alta 
na série EMF.
Em geral, quanto maior a diferença entre o potencial do eletrodo de dois materiais, mais rápido o metal 
anódico corrói.
Série Galvânica
Corrosão e Degradação de Materiais
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Taxas de Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
Equação de Faraday
𝑤 =
𝐼𝑡𝑀
𝑛𝐹
Onde,
W = peso do Metal a ser corroído
I = Fluxo de corrente
M = Massa atômica do metal
n = Número de elétrons/átomos produzidos ou consumidos no processo
F = Constante de Faraday 
i = densidade de corrente
A = área
𝑤 =
𝑖𝐴𝑡𝑀
𝑛𝐹
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Taxas de Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
Exemplo: Um processo de galvanização do cobre utiliza 15 A de corrente por meio de corrosão do 
ânodo de cobre e galvanização de um cátodo de cobre. Se for assumido que não há outra reação 
quanto tempo demorar para corroer 8,5 g de cobre no ânodo?
𝑤 =
𝐼𝑡𝑀
𝑛𝐹
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Taxas de Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
Exemplo: Um processo de galvanização do cobre utiliza 15 A de corrente por meio de corrosão do 
ânodo de cobre e galvanização de um cátodo de cobre. Se for assumido que não há outra reação 
quanto tempo demorar para corroer 8,5 g de cobre no ânodo?
𝑤 =
𝐼𝑡𝑀
𝑛𝐹
W = 8,5 g
I = 15 A
M = 63,5 g/moç
n = 2 (Cu → Cu2+ + 2e-)
F = 96500 A
T = ?
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Taxas de Corrosão a partir de dados de Polarização
Corrosão e Degradação de Materiais
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Passividade
Formação de um óxido muito fino na superfície.
Barreira contra a corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
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• Ataque uniforme
Reações de oxidação e redução 
ocorrem uniformemente através 
da superfície.
• Corrosão seletiva
Corrosão preferencial em um 
elemento/constituinte 
ex., Zn em ligas de bronze (Cu-Zn).
• Corrosão por tensão
Corrosão na ponta da trinca 
quando a tensão está 
presente. 
• Galvânica
Metais diferentes são 
fisicamente unidos na 
presença de um eletrólito. O 
metal mais anódico corrói.
• Corrosão-erosão
Ataque químico combinado com 
desgaste mecânico (ex., juntas de 
canos).
Formas de Corrosão
Formas
de
corrosão
• Frestas Espaços estreito e confinados.
Rivet holes
• Intergranular
Corrosão ao longo do contorno de 
grão, freqüentemente onde partículas 
de precipitado são formadas.
attacked 
zones
g.b. 
prec.
• Pites
Propagação de pequenos 
pits ou furos para baixo.
Corrosão e Degradação de Materiais
DEM 1097 Ciência dos Materiais A
Reações de oxidação e redução ocorrem uniformemente através da superfície.
Ex. “Ferrugem”
Fe → Fe3+ + 3e–
. 
4 Fe3+ + 3O2 → 2Fe2O3
Ataque uniforme (Corrosão generalizada)
Formas de Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
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A corrosão geral dos metais usados em estruturas aeronáuticas ocorre somente quando a proteção da 
superfície é danificada ou aplicada incorretamente. 
Quando isso ocorre, a corrosão geral ocorre na superfície e é detectada durante a inspeção de 
manutenção pela presença de depósitos de pós cinza ou branco.
Estes depósitos são o subproduto sólido residual do processo de corrosão, tais como a degradação 
eletroquímica do alumínio:
Al → Al3+ + 3e–
Para formar cátions de metal (Al3+ ) que reagem com o oxigênio da atmosfera e formam o óxido de 
alumínio em pó. 
4 Al3+ + 3O2 → 2Al2O3
Ataque uniforme (Corrosão generalizada)
Formas de Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
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Metais diferentes são fisicamente unidos na presença de um eletrólito. 
O metal mais anódico corrói.
Formas de Corrosão
Como evitar
 Se necessário juntar dois metais diferentes procurar metais próximos na série galvânica
 Evitar razão desfavorável área ânodo/cátodo
 Isolar eletricamente um dos metais diferentes.
Corrosão e Degradação de Materiais
Corrosão galvânica
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Diferença na concentração de íons na solução eletrolítica em duas regiões da mesma peça metálica.
Formas de Corrosão
Como evitar
Uso de juntas soldadas em vez de rebitadas.
Corrosão e Degradação de Materiais
Corrosão por frestas
DEM 1097 Ciência dos Materiais A
A corrosão por fretas pode evoluir rapidamente para corrosão por pite ou erosão quando não tratada, 
dependendo dos tipos de metal e fluido corrosivo.
É por essa razão que as frestas dentro de aeronaves, como furos de fixação e juntas, devem ser vedadas 
com um revestimento protetor durável que interrompa a entrada de fluído corrosivo. 
A corrosão em fresta é um dos tipos mais comuns de corrosão encontrados em aeronaves, e geralmente 
ocorre em fendas sob cabeçotes de fixação, sob tinta solta, em juntas coladas delaminadas ou em 
vedações não seladas.
Corrosão por frestas
Formas de Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
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Corrosão por frestas
Formas de Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
O jeito mais efetivo de evitar corrosão por frestas é manter água fora das juntas e espaços apertados 
entre superfícies:
1. Usar juntas de topo soldadas em vez de parafusadas ou rebitadas, 
2. Projetar formas de drenagem complete em locais onde soluções estagnadas podem se acumular.
3. Usar juntas não absorventes como Teflon.
Como evitar
DEM 1097 Ciência dos Materiais A
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Pites
 Um dos tipos mais destrutivos e comum de corrosão.
 Propagação de pequenos pites ou furos para baixo.
 Corrosão localizada.
 Difícil de detectar.
 Causa:
 Arranhões
 Mudança de composição
Formas de Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais22/05/2019
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DEM 1097 Ciência dos Materiais A
Sem proteção adequada, metais como alumínio, aço e magnésio usados em aeronaves são suscetíveis à 
corrosão por pite.
A corrosão pode começar nos precipitados na superfície de certas ligas, quando a partícula tem um 
potencial eletroquímico diferente da matriz metálica.
A corrosão também pode ocorrer em regiões da superfície onde a camada protetora contra corrosão está 
ausente.
Quando a proteção de superfície é usada, pequenos espaços na camada podem ocorrer devido a aplicação 
incorreta ou danos em serviço por abrasão, erosão.
Pites
Formas de Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
DEM 1097 Ciência dos Materiais A
A corrosão forma um buraco na abertura da camada protetora, que se desenvolve em uma cavidade mais 
larga abaixo da superfície.
Corrosão por pite (Pitting) requer um período de incubação antes de se tornar visível, o que pode ser de 
meses ou anos, dependendo do tipo de metal eletrólito. 
Uma vez iniciado, o pite tende a penetrar no metal a uma taxa cada vez maior, formando uma grande 
cavidade abaixo da superfície.
Pites
Formas de Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
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DEM 1097 Ciência dos Materiais A
Formas de Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
A maioria dos poços cresce para baixo a partir de superfícies horizontais, como a asa superior e horizontal
superfícies estabilizadoras. 
É menos provável que os pites se desenvolvam em superfícies verticais e raramente cresçam a partir do 
fundo das superfícies horizontais.
Portanto, a inspeção de componentes de aeronaves por danos causados por corrosão por pites deve se 
concentrar em superfícies horizontais superiores.
Pites
DEM 1097 Ciência dos Materiais A
Formas de Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
Os pites de corrosão são difíceis de detectar por inspeção visual porque sua abertura superficial é muito 
estreita e é frequentemente coberta com produtos de corrosão, mesmo quando metal está severamente 
corroído. 
Pode levar muitos meses ou anos para que a corrosão por pite apareça como furos visíveis, em muitos 
casos componente pode estar danificado além do que é possível reparar.
Outro problema causado pela corrosão por pite é que as cavidades são potenciais pontos de partida para o 
crescimento de trincas por fadiga.
Pites
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Corrosão Intergranular
Formas de Corrosão
Como evitar
Em aços inoxidáveis: 
 tratamento térmico, 
 reduzir teor de carbono, 
 adicionar elementos de liga com maior tendência a formar carbonetos que o cromo.
Corrosão e Degradação de Materiais
Degradação da solda
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Corrosão Intergranular
Formas de Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
Diferença de concentração
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DEM 1097 Ciência dos Materiais A
Corrosão Intergranular - Esfoliação
Formas de Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
Um tipo especial de corrosão intergranular é chamado de corrosão por esfoliação, 
A corrosão da esfoliação começa na superfície mas envolve principalmente ataques subsuperficiais que 
seguem caminhos estreitos paralelamente à superfície. 
O ataque é geralmente ao longo do contornos de grãos (corrosão intergranular). 
Quando os contornos de grãos corroem, formam produtos de corrosão que exercem pressão sobre os grãos 
superficiais que forçam eles para cima. 
Isso faz com que os grãos descasquem 
como as páginas de um livro. 
DEM 1097 Ciência dos Materiais A
Corrosão Intergranular - Esfoliação
Formas de Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
A corrosão por esfoliação é caracterizada por esfoliação de camadas finas de metal não-corroído entre 
camadas de produtos de corrosão. 
Os grãos são removidos da superfície por abrasão ou outra ação mecânica, que permite que os grãos 
subjacentes sejam levantados e o processo de esfoliação continue. 
Ligas de alumínio de alta resistência são suscetíveis à corrosão por esfoliação e sua resistência a esse tipo 
de a corrosão é melhorada através do superenvelhecimento durante o tratamento térmico.
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Lixiviação seletiva
Corrosão preferencial em um elemento/constituinte 
ex., Zn em ligas de bronze (Cu-Zn).
Formas de Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
DEM 1097 Ciência dos Materiais A
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Erosão-Corrosão
Ataque químico combinado com desgaste mecânico (ex., juntas de canos).
Crítico em metais com barreira protetora que pode ser removida devido à erosão.
Formas de Corrosão
Como evitar
Projeto: evitar zonas de turbulência e da colisão do fluído.
Corrosão e Degradação de Materiais
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DEM 1097 Ciência dos Materiais A
Erosão-Corrosão
Formas de Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
Arranhões e a abrasão do metal pelas partículas de óxido duro causam perda de tolerância dimensional 
entre as superfícies de contato, tais como juntas. 
Em casos extremos, pode causar gripagem e redimensionamento de partes móveis.
A corrosão por atrito não costuma ser um problema comum em aeronaves, embora tenha contribuído para 
vários acidentes aéreos. 
O caso mais notável, envolveu corrosão por atrito entre os contatos elétricos no sistema de controle do 
Falcão F-16. 
O dano causado pelos contatos causou o sistema de controle para desligar automaticamente as válvulas 
principais de fornecimento de combustível sem aviso, resultando em pelo menos seis acidentes no F-16 
antes do problema ser identificado e corrigido.
DEM 1097 Ciência dos Materiais A
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Corrosão sob tensão
Corrosão na ponta da trinca quando a tensão está presente.
Formas de Corrosão
Como evitar
 Reduzir tensão aplicada.
 Tratamento térmico aliviar tensões residuais
Corrosão e Degradação de Materiais
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DEM 1097 Ciência dos Materiais A
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Corrosão sob tensão
A inspeção de fuselagens durante a manutenção de rotina geralmente inclui a investigação de sinais de 
rachaduras por corrosão sob tensão. 
Apesar de corrosão sob tensão não ser a forma mais comum de corrosão, ela representa entre 5 e 10% de 
todas as falhas de componentes de aeronaves.
Formas de Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
DEM 1097 Ciência dos Materiais A
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Corrosão sob tensão
A tensão agindo no metal pode surgir de uma tensão aplicada externamente, como cargas estruturais ou 
aerodinâmicas ou uma tensões internas provenientes de diferentes fontes durante o processamento do metal, 
como :
• trabalho a frio (como laminação, forjamento)flexão), 
• resfriamento não uniforme durante o tratamento térmico e 
• usinagem sem alívio adequado das tensões. 
Tensões residuais internas geralmente fornecem a força motriz para corrosão sob tensão em muitos 
componentes metálicos. 
Outra fonte potencial de estresse nas estruturas de aeronaves são as cabeças de parafusos que foram 
apertadas em demasia, causando, assim, corrosão sob tensão.
A falha por corrosão sob tensão pode ocorrer em níveis de carregamento bem abaixo da tensão de 
escoamento do metal.
Formas de Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
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DEM 1097 Ciência dos Materiais A
Corrosão sob tensão
Formas de Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
Trincas por corrosão sob tensão geralmente iniciam em pites, entalhes ou outros pontos de concentração de 
tesão na superfície do metal na presença de um fluido corrosivo. 
A natureza da corrosão sob tensão é complexa e difícil de descrever através de um único mecanismo. 
Acredita-se geralmente que quando a tensão é alta o suficiente o filme de óxido metálico passivo, como a 
camada de óxidoprotetor como (Al2O3) nas ligas de alumínio, rompem. 
Um líquido corrosivo ataca o metal sob tensão através de dissolução anódica, causando assim o crescimento 
ramificado de uma trinca. 
Ao mesmo tempo, a carga aplicada ou a tensões residuais provocam deformação plástica local na ponta da 
trinca, aumentando o tamanho da fissura. 
Um mecanismo alternativo envolve a absorção de produtos químicos corrosivos na ponta da trinca; estes 
quebram as ligações de metal sob tensão, forçando o crescimento da trinca.
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Corrosão sob tensão
Formas de Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
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Corrosão sob tensão
Formas de Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
As trincas de corrosão sob tensão geralmente crescem ao longo dos contornos de grãos ou (menos 
frequentemente) através grãos de um modo de fratura frágil. 
Este é um dos os problemas associados com a falha por corrosão sob tensão: 
• metais que normalmente falhariam por processos dúcteis em um ambiente não corrosivo pode falhar de 
modo frágil. 
Um grande problema com processo de propagação de trincas de corrosão sob tensão é que as trincas são 
difíceis de detectar por inspeção visual da superfície de metal. 
Grandes trincas podem estar presentes dentro dos componentes da aeronave, mas ser virtualmente 
impossível de observar pelo olho.
Uma inspeção detalhada das aeronaves usando métodos de inspeção não destrutivos, como a radiografia.
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Corrosão sob tensão
Formas de Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
A corrosão sob tensão só ocorre quando a tensão aplicada ou residual está acima de um certo limite. 
Abaixo desse limite, a força motriz para o crescimento de trinca é muito baixa.
Idealmente, todos os componentes metálicos das aeronaves devem operar neste regime de baixa tensão.
O limite pode ser aumentado através do recozimento para alívio de tensões residuais do componente 
metálico de seção grossa.
Quando a tensão está acima do limite, a relação falha-tempo cai rapidamente com o aumento da tensão 
devido ao crescimento mais rápido da trinca.
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Corrosão sob tensão
Formas de Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
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Corrosão fadiga
Formas de Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
As trincas normalmente se mais movem rapidamente quando o metal é sujeito a carregamento cíclicos do 
que estáticos.
Corrosão-fadiga é um caso especial de corrosão sob tensão.
Material é sujeito ação combinada de carregamento cíclico e corrosão
Em muitas casos a trinca cresce muito mais rápido do que ação sozinha de fadiga ou corrosão. 
O processo de dano é rápido porque a aço combinada tensões cíclicas remove os produtos de corrsão da 
ponta da trinca.
Normalmente os produtos de corrosão tornam o processo de corrosão mais lento por agir como barreira entre 
o metal e fluído corrosivo.
Quando os produtos são removidos a velocidade de crescimento da trinca aumenta. 
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Corrosão sob tensão / Corrosão fadiga
Formas de Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
As trincas do processo corrosão sob tensão levam a uma perda da resistência a ruptura dos materiais e é 
uma causa potencial de falhas em componentes de aeronaves.
A suscetibilidade dos metais a corrosão-fadiga e corrosão sob tensão são determinadas por diversos fatores:
• Composição da liga metálica
• Tipos e distribuição dos precipitados,
• Quantidade de endurecimento,
• Tamanho e orientação dos grãos.
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Corrosão sob tensão / Corrosão fadiga
Formas de Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
Ligas de alumínio de alta resistência são suscetíveis a trincas de corrosão sob tensão quando expostas a 
água e vários outros fluidos corrosivos.
Ligas de alumínio contendo elementos como cobre, magnésio, zinco e lítio são sensíveis à corrosão sob 
tensão.
Estas ligas incluem as principais ligas para componentes aeroespaciais séries: 2000, 7000 e 8000.
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Corrosão sob tensão
Formas de Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
A suscetibilidade das ligas de alumínio a corrosão sob tensão normalmente aumenta com adição de elemento 
de ligas.
Também é afetada pelo envelhecimento (endurecimento por precipitação).
A resistência a corrosão sob tensão é mínima é mínima na condição de máxima resistência
Resistência à corrosãoResistência mecânica
Corrosão irá diminuir a Resistência a mecânica
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Corrosão sob tensão
Formas de Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
Como resolver?
Superenvelhecimento por melhorar resistência contra a formação de trincas por corrosão sob tensão.
Uso de métodos para proteção como Aclad
Aços de alta resistência também são susceptíveis à corrosão sob tensão e devem ser protegidos usando 
revestimentos de superfície como cadmio e cromo. 
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 Alguns metais apresentam elevada redução da ductilidade quando hidrogênio atômico entra no material.
 Fratura catastrófica.
 Semelhante a corrosão sob tensão.
 Aços de alta resistência como aços martensíticos são suscetíveis.
Formas de Corrosão
Como evitar
 Tratamento térmico para aumentar ductilidade.
 Eliminação de hidrogênio.
Corrosão e Degradação de Materiais
Fragilização por hidrogênio
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Aviões comerciais são projetados e construídos para ter proteção contra corrosão adequada durante 
toda a sua operação, o que normalmente ´meia de 20 anos. 
A proteção contra corrosão e o controle da corrosão são obtidos por:
 seleção adequada de materiais,
 drenagem de água e outra umidade longe da aeronave,
 selantes para impedir a entrada de fluidos corrosivos em fendas e outros potenciais pontos de 
corrosão,
 seleção de acabamentos de superfície duráveis; aplicação de compostos inibidores de corrosão 
em revestimentos de superfície;
 o uso de programas eficazes de controle de corrosão durante toda a vida útil da aeronave.
Prevenção da Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
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 Baixas temperaturas (reduzem as taxas de reação de oxidação e redução)
 Aplicação de barreiras físicas – ex. filmes e revestimentos. 
Metal (ex., Al, Aço inoxidável) 
Óxido do metal
 Seleção de Materiais
 Uso de metais que são relativamente inertes em meios corrosivos. 
ex. Ni em soluções básicas.
 Uso de metais que passivam
Estes metais formam uma camada de óxido fino e aderente que diminui a taxa de corrosão.
Prevenção da Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
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Prevenção da Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
A proteção contra corrosão obtida pela passivação (camada de óxido) em ligas usados no setor 
aeroespacial como alumínio, magnésio e aços de alta resistência fornece uma proteção contra 
corrosão mas é muito fina ou frágil portanto não é suficiente para garantir proteção contra à 
corrosão em ambientes altamente corrosivos, logo esses metais requerem proteção extra.
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Prevenção da Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
A maioria dos métodos envolve a aplicação de um revestimento durável, impermeáveis e 
resistente a fluidos corrosivos. Revestimentos comuns são:
• Pintura,
• Cladização,
• Anodização.
Frequentemente os métodos são combinados para garantir uma proteção adequada.
Além disso, o projeto cuidadosoé essencial para proteção contra corrosão de materiais 
aeroespaciais. 
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 Adição de inibidores de corrosão (substâncias adicionadas a solução que diminuem a sua 
reatividade)
 Diminui as reações de oxidação e redução através da remoção reagentes. 
(ex., remover gás O2 reagindo ele com um inibidor).
 Diminuir a reação de oxidação anexando as espécies à superfície.
Prevenção da Corrosão
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Prevenção da Corrosão
Uso de um ânodo de sacrfício
Tubo 
de aço
Ânod
o de 
Mg
Fio de Cu 
e -
Terra
Mg 2+
 Proteção catódica
 ânodo de sacrifício
 Anexe um material mais anódico que o material a ser protegido.
aço
zincozinco
Zn2+
2e - 2e -
ex., prego revestido com zinco
Aço galvanizado
Ex. ânodo de Mg
Corrosão e Degradação de Materiais
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Prevenção da Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
 Proteção catódica 
 Corrente impressa.
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Prevenção da Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
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Prevenção da Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
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Prevenção da Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
 Pintura
O método mais simples para proteção contra a corrosão é pintura com revestimento fino orgânico que 
promove uma barreia contra fluidos corrosivos.
O revestimento mais frequentemente utilizado é uma tinta resistente a umidade, que sela a superfície 
do metal de fluidos corrosivos e umidade.
Pintura é método mais utilizado em aeronaves.
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Prevenção da Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
 Pintura
Primer é aplicado diretamente sobre a superfície do metal e então este é coberta com a pintura.
O primer também protege contra à corrosão através liberação de inibidores de corrosão na presença 
de vapor de água.
Exemplo:
Primers a base de cromato de zinco (ZnCrO4) foram por muitos anos utilizados como inibidores de 
corrosão par alumínio em aeronaves.
O ânion CrO4
2– impede a corrosão através da neutralização de cloretos outros íons reativos presente 
nos fluidos corrosivos.
Entretanto (ZnCrO4) é tóxico e hoje em dia é raramente utilizado.
Novos primers contento cromato de estrôncio e outros inibidores de corrosão vem sendo utilizados.
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Prevenção da Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
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Prevenção da Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
 Pintura
Pinturas e primers só são efetivos quando a superfície do metal é preparada adequadamente.
Preparação da superfície envolve remoção de sujidades como óleos da superfície do metal e então 
jateamento com areia ou tratamentos químicos para aumentar a rugosidade superficial antes da 
aplicação do primer.
Uma boa proteção contra corrosão requer que o primer esteja bem aderido a superfície do metal e a 
pintura para evitar a escamação.
Algumas pinturas também protegem a estrutura da aeronave dos danos causados pela erosão 
causada por estilhaços de pedra lançados pela pista e pelos impactos de partículas de gelo durante o 
voo.
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Prevenção da Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
Além da pintura, as ligas de alumínio de alta resistência usadas em aeronaves são frequentemente 
protegidas com revestimentos de superfície chamados Alclad, que é um revestimento fino (cladd) de 
alumínio puro ou liga de alumínio (como Al-1%Zn) aplicado sobre a superfície. 
O revestimento é aplicado por laminação a quente sobre a liga de alumínio, o que proporciona uma ligação 
duradoura e forte.
A espessura do revestimento é tipicamente na faixa de 1,5 a 10% da espessura do componente. O
revestimento funciona por ser anódico em relação à liga de alumínio subjacente e, portanto, corrói 
preferencialmente. 
As chapas de alumínio cladeadas são utilizadas quando o peso e a função o permitem, tais como 
revestimentos da fuselagem.
 Cladeamento
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High-strength steel components used in aircraft are often protected from corrosion by priming and applying 
cadmium or chromium plating. 
The plating is very thin, typically only 5 to 15 mm thick, but is highly effective at protecting steel. 
Cadmium protects steel in two ways:
(1) cadmium is a passive metal that has good resistance to atmospheric attack, and
(2) cadmium is anodic (higher in the galvanic series) to steel alloys and thereby works by acting as a 
sacrificial anode in a similar way to aluminium cladding.
Chromium plating is also used to protect steel parts against corrosion.
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Another important method of corrosion protection for aluminium alloys is anodising. 
This process involves forming a thick layer of aluminium oxide (Al2O3) on the aluminium metal surface. 
The oxide layer is formed by immersing the aluminium component in a bath of chromic acid or sulfuric acid. 
During immersion an electrolytic cell is created, with the acid bath serving as the cathode and the 
aluminium being the anode. 
The electrolytic reaction causes the growth of a thick oxide surface layer that provides excellent corrosion 
protection for the underlying aluminium metal.
Prevenção da Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
 Anodização
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O projeto adequado dos componentes metálicos pode retardar ou parar a corrosão. 
Um fator de projeto importante é evitar a formação de uma célula galvânica nas juntas usando metais com 
valores de potencial eletroquímico iguais ou similares. 
A Boeing agrupa os materiais em quatro categorias de diferentes propriedades galvânicas. .
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O objetivo é evitar o acoplamento de materiais de diferentes grupos, a menos que tal seja exigido por 
razões económicas ou considerações de peso. 
Se isso não for possível, então o isolamento elétrico do contato entre materiais diferentes para impedir o 
fluxo de elétrons é eficaz. P
or exemplo, uma camada isolante de laminado de fibra de vidro na junta entre os painéis de liga de 
alumínio (ânodo) e de compósito carbono-epóxido de carbono (cátodo) é frequentemente utilizada na 
montagem de aeronaves.
Prevenção da Corrosão
Corrosão e Degradação de Materiais
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• Outro método de projeto é garantir que a área do material anódico seja muito maior do que a área do 
cátodo, o que reduz a taxa de corrosão do metal anódico. 
Prevenção da Corrosão
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Corrosão de Materiais Cerâmicos
 Alta resistência à corrosão. 
 Geralmente inertes a temperatura ambiente.
 Já estão no estado oxidado.
 Dissolução química.
 Podem ser atacados a altas temperaturas.
Corrosão e Degradação de Materiais
Degradação em uma panela de aciaria
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Degradação de Polímeros
 Inchamento e dissolução
 Moléculas de soluto posicionam no interior da molécula
Ex. Borrachas a base de hidrocarbonetos absorvem hidrocarbonetos líquidos como a gasolina. Ruptura da ligação
 Redução da massa molar
 Efeitos da Radiação
 Efeitos das Reações Químicas
 Efeitos térmicos
 Intemperismo
 Oxidação associada a radiação ultravioleta do sol
 Relacionado a absorção de água
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Durabilidade dos compósitos 
As propriedades dos materiais compósitos laminados e sanduíche podem ser afetadas pelas condições 
ambientais de operação da aeronave. 
Compósitos absorvem umidade da atmosfera e isso pode degradar as propriedades físicas, químicas e 
mecânicas ao longo do tempo, de modo que medidas devem ser tomadas para minimizar qualquer 
deterioração do meio ambiente. 
A combinação de alta umidade e temperatura encontrada nos trópicos tem o efeito sinérgico de aumentar a 
taxa de absorção de umidade e acelerar a deterioração do material. 
Este efeito é chamado de envelhecimento higrotérmico (quente / úmido), e é a condição ambiental mais 
comum para degradar as propriedades de materiais compósitos. 
Absorção de umidade
Corrosão e Degradação de Materiais
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Durabilidade dos compósitos 
Componentes de aeronaves também podem ser afetados por vários fluidos usados em aeronaves, 
incluindo combustíveis, aditivos de combustível e fluidos hidráulicos, bem como por radiação ultravioleta.
A durabilidade a longo prazo do materiais compósito no ambiente da aviação é essencial para manter a
integridade e segurança, minimizando simultaneamente os custos de manutenção e tempo de inatividade 
para inspeção e reparo.
Absorção de umidade
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Durabilidade dos compósitos 
A absorção de umidade ocorre principalmente através da difusão de moléculas água através da matriz 
polimérica. 
A umidade também é absorvida ao longo da região da interface fibra-matriz, que em alguns materiais pode 
fornecer um caminho para a rápida entrada de água. 
Fibras de carbono e vidro não absorvem umidade e, portanto, não auxiliam no processo de difusão. 
Fibras de base orgânica por outro lado, pode absorver quantidades significativas de umidade; por exemplo, 
as fibras de aramida podem absorver até 6% do seu próprio peso em água. 
Como a maior parte da umidade é absorvida pela matriz polimérica, o tipo de resina usado em um 
composto tem um grande efeito na durabilidade ambiental. 
Absorção de umidade
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Durabilidade dos compósitos 
Exposição de materiais compósitos ao ar úmido e água (chuva) permite que a umidade difunda através das 
camadas externas em direção ao centro do compósito.
Moléculas de água se difundem através da matriz através do "espaço livre" entre as cadeias poliméricas 
sob um gradiente de concentração onde o teor de umidade é mais alto na superfície e diminui em direção 
ao centro. 
Após um período de tempo a uma umidade constante, ocorre uma distribuição uniforme da umidade no 
material e este é o limite de saturação da matriz polimérica.
Difusão de Fick de umidade em compósitos
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Durabilidade dos compósitos 
A difusão de umidade em materiais compósitos de aeronaves geralmente pode ser descrito pela lei de 
Difusão de Fick. É caracterizada por um aumento progressivo do peso do material devido à absorção de
água até a saturação completa
Difusão de Fick de umidade em compósitos
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Durabilidade dos compósitos 
Efeito da umidade nas propriedades físicas e mecânicas 
A degradação ambiental da matriz polimérica pode ocorrer de diferentes maneiras, dependendo do tipo 
de resina. 
Redução na resistência à compressão do 
furo aberto com o aumento da 
temperatura para um compósito de fibra
de carbono-epóxi em uma condição seca 
ou saturada. 
A redução na resitência torna-se mais 
extrema no compósito saturado com o 
aumento temperatura devido à cisão da 
fase da matriz
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Durabilidade dos compósitos 
Efeito da umidade nas propriedades físicas e mecânicas 
A absorção de umidade é um problema para compósitos tipo sanduíche com núcleo de células abertas, 
como Nomex ou honeycomb de alumínio. 
A umidade difunde através do laminado na camada de e forma gotículas de água dentro do núcleo. 
Muitas vezes, após a exposição a longo prazo, a água acumula na parte inferior das células, onde pode 
amolecer Nomex e corroer o honeycomb de alumínio. 
Este problema pode ser 
evitado pelo uso de 
espuma poliméricas de 
células fechadas
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Durabilidade dos compósitos 
Efeito da umidade nas propriedades físicas e mecânicas 
A água presa dentro de compósitos pode afetar seriamente as propriedades quando congela. 
Água armazenada dentro de vazios e trincas em compósitos e dentro das células dos materiais do núcleo 
congela quando expostas a condições de frio em alta altitude. 
A água se expande quando congela e tem um módulo de volume maior do que resina epóxi. 
Portanto, quando a água congela, exerce pressão de tração na material composto circundante que pode 
causar danos permanentes, como trincas de delaminação.
A água congela e derrete cada vez que a aeronave ascende ou desce de alta altitude, o que causa estresse 
cíclico do compósito em um processo de congelamento / descongelamento.
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Durabilidade dos compósitos 
Efeito da radiação ultravioleta
A superfície dos materiais compósitos pode ser degradada por radiação ultravioleta (UV) que decompõe a 
matriz polimérica e, quando presentes as fibras orgânica como aramida. 
Radiação UV destrói as ligações químicas nas resinas epóxi e muitos outros tipos de polímeros, e o material 
degradado é então removido da superfície pelo vento e pela chuva. 
Danos causados pelos raios UV são muitas vezes confinados a as camadas mais superficiais do material, e 
as propriedades no interior são improváveis de serem afetada devido à lenta taxa de degradação. 
É possível dopar polímeros com compostos que absorvem a radiação UV para minimizar os danos ou, 
alternativamente, superfície do compósito pode ser protegida usando uma tinta UV-absorvente.
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• Corrosão metálica envolve reações eletroquímicas
 elétrons são perdidos por metais em reações de oxidação. 
 esses elétrons são consumidos nas reações de redução.
• Metais e ligas são ranqueados de acordo a corrosividade deles em padrões de força motriz 
eletroquímica e séries galvânicas.
• Temperatura e a composição da solução influenciam a taxa de corrosão. 
Formas de corrosão são classificadas de acordo com o mecanismo. 
• Corrosão deve ser prevenida ou controlada através da:
 seleção de materiais
 redução de temperaturas
 aplicação de barreiras físicas
 adição de inibidores de corrosão
 proteção catódica/ anódica
Resumo
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Referências
William D. Callister, Jr. ; David G. Rethwisch; Materials Science and Engineering, 9th Ed. Wiley.
V. Gentil. Corrosão, 6ª Ed. LTC, 2014.
A.P. Mouritz, Introduction to aerospace materials, Woodhead Publishing Limited, 2012
Corrosão e Degradação de Materiais