Resumo Completo - Ciência dos Materiais - Área 3 - UFRGS

- O material cerâmico é mais estável no meio ambiente; - A baixa ou nula condutividade elétri ca, muitas vezes, i mpede a corrosão eletroquímica em atmosfera comum, não formando par galvânico; - Alta dureza torna-os resistentes a erosão e a abrasão; - Alto ponto de fusão torna-os resistentes a temperatura. Mecânicos: vibrações e erosão; Físicos: variações de temperatura; Biológicos: bactérias; Químicos: produtos químicos. É dividido em: Lixiviação Extração ou solubilização dos constituintes químicos material pela ação de um fluido. - Mármore: Deterioração de monumentos históricos de mármore, por exemplo. A pr esença de SO 2 gera chuva ácida que deteriora o material; - Concreto: O concre to pode ser atacado por H Cl com a formação de cloreto de cálcio e sílica gel. Mecanismo de degradação por crescimento de defeito subcrítico (SCG) ou Fadiga Estática Crescimento de trinca em função da combinação de tensões e exposição ao ambiente corrosivo. Exemplo: vidros de sil icatos pela ação da água na temperatura ambiente. Refratário x Escória As escórias podem reagir destrutivamente com alguns r efratários em grand es temperaturas , ou seja, a escória pode funcionar como um solvente do refratário. Exemplo: escorrimento das paredes do forno. Ocorre em canais e vertedouros de barragens se os líquidos estão a alta velocidade de fluxo, gerando cavitação e lixiviação-erosão. Ocorre o crescimento de microrganismo e atividade metabólica em regiões localizadas no concreto, levando a produção de ácidos. Exemplo: rede de esgotos Apesar de as cerâmicas resistirem m elhor a altas temperaturas, pode ocorrer degradação devido ao choque térmico (aquecimento ou resfriamento brusco). Como as cerâmicas têm baixa condutividade t érmica, quando há variação da temperatura, elas demoram para ter uma temperatura uniforme. Essa diferença de temperatura proporciona tensões que não são aliviadas, uma vez que a cerâmica não tem ductibilidade para isso. - Relaciona-se com os rompimentos das ligações covalentes, formando radicais livres; - Isso ocorre quando: energia localiza nesta ligação > energia da ligação. Superficial: altera propriedades óticas do material polimérico, como a cor; Estrutural: altera as propriedades mecânicas, térmicas, elétricas e compr omete o desempenho estrutural. Sem cisão da cadeia principal do polímero - Degradação de nível superficial; - Após a formação de radicais livres, a reação pode se propagar ou pode haver recombinaçã o int ra ou intermolecular dos radicais livres (ciclização); - Podem ocorrer: formação de ligações cruzadas, substituição ou eliminação de grupos laterias. Com cisão da cadeia principal do polímero - Degradação de nível estrutural; - Redução drástica dos pesos moleculares das cadeias poliméricas; - Acontece de forma aleatória. - Causada pelo processamento do polímero; - Durante o uso do material polimérico ou após o uso, caso tenha se transformado em um r esíduo não reciclável. Degradação térmica (agente físico): rompimento de ligação química por efeito térmico; Degradação mecânicas (cisão mecânica): rompimento de ligação por cisalhamento (quebra d e cadeia poliméricas); Ultrassônica (agente físico): quebra de cadeias por aplicação de som em certas frequências; Biológica: ataque de microrganismos; Química: quebra de cadeia e oxidação por ataque de agente químicos corrosivos ou certos gases; - Hidrolítica: ocorre em polímeros sensíveis à presença de água; Fotodegradação: r ompimento de ligação química por reação fotoquím ica, causada pela a bsorção de luz; Degradação por radiações ionizantes: rompimento de ligações químicas com radiação de alta energia induzida por íons. Temperatura, época do ano, umidade, latitude, índice UV. Dificilmente menos de 4 anos de estudo. A amostragem deve ser feita a cada mês. Avaliação visual, medida de cor superficial, avaliação de propriedades mecânicas. Weather-o-meter: câmara de luz com lâmpadas de xenônio, spray de água pura ou com sal; DSC (Calorímetro Diferencial de Varredura) : indica absorções e liberações de energia; Câmara UV: câmara com lâmpadas UVA e UVB; Mecanismo Químico Em alta temperatura; Em solventes orgânicos isentos de água; Corrosão de materiais não-metálicos; “U ma reação química do metal com o agente corrosivo, sem que haja deslocamento dos elétrons envolvidos ”. TGA (Termogravimetria): indica perdas/ganhos de massa de uma amostra em diferentes atmosferas e temperatura; Método Espectrométrico: encontram-se o FTIR e o UV-Vis. Os espectros das amostras são preparados em diferentes datas. Previsão do tempo de vida: aplicação particular do TGA. Amostras são analisada s em di ferentes faixas de temperatura e, juntament e com a equação de Arrhenius, é possível termin ar o tempo de vida. A perda de integridade dos metais podem ser por: Erosão, cavitação, fragilização pelo hidrogênio, fadiga, fluência, de sgaste mecânico, fratura mecânica, carbonetação, descarbonetação, oxidação ou corrosão. Perdas Diretas: São perdas em que os seus custos de substituição de peças e de manutenção estão incluídos no projeto. Exemplo: energia, mão- de -obra. Perdas Indiretas: São perdas em que os seus custos não estão incluídos no projeto; *Essas perdas incluem: perda de produto, perda de eficiência, contaminação. Preservação das reservas minerais, produção adicional destes metais para substituição, contaminação dos efluentes, desastres. É uma deterioração, química ou eletroquímica que o metal sofre pela ação do meio, associada a ou não a esforços mecânicos. Mecanismo Eletroquímico Em água ou soluções aquosa; Corrosão atmosférica, no solo ou em sais fundidos. Altas temperaturas - Oxigênio e gases com enxofre: presentes em fornos, caldeiras, unidades de processo; - Enxofre e H 2 S: formam sulfetos de metal que não são protetores e agravam o processo corrosivo por formarem eutéticos de baixo ponto de fusão com os óxidos de metal. A fixação do oxigênio à superfície de um metal exposto a uma atmosfera de oxigên io molecular resulta da competição de três processos: 1. Adsorção de um filme de oxigênio atômico sobre a superfície metálica; 2. Adsorção de oxigênio molecular sobre a face externa do filme anterior; 3. Película de óxido proveniente da reação de oxidação (mais acentuado em temperaturas elevadas). 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑜 Ó𝑥𝑖𝑑𝑜 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑜 𝑀𝑒𝑡𝑎𝑙 ≥ 1 A película é formada sob compressão, podendo ser protetora 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑜 Ó𝑥𝑖𝑑𝑜 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑜 𝑀𝑒𝑡𝑎𝑙 ≤ 1 A película é formada sob tração, é porosa e não protetora K, Na, Ca, Mg: formam películas porosas e não protetoras, que apresentam crescimento linear; Fe, Ni, Cu : formam películas compactas, porém fraturam e perdem ader ência com facilidade apresentando um crescimento parabólico; Al e Cr: formam películas compactas, aderentes, plásticas, impermeáveis, logo são muito protetoras apresentando um crescimento logarítmico; W e Mo : formam películas compactas, porém são voláteis e apresentam um crescimento linea r. Característica fundamental é que ela ocorre na presença de um eletrólito (e para que a reação ocorra é necessário que ocorram simultaneamente a reação anódica e a reação catódica). - A reação catódica pode ser: reação de evolução d o hidrogênio ou redução do oxigênio dissolvido. Corrosão Atmosférica : reação eletroquímica na qual o eletrólito é a umidade do ar; Corrosão Uniforme: - Perda de massa relativamente uniforme, significativa, em toda a sua extensão; - Há redução visível na espessura do material; - Taxa de corrosão definida e previsível; - Detecção e avaliação relativamente fácil. Corrosão Galvânica: - Resultado do contato elétrico de metais diferentes; - ↑ intensa ↑ diferença de potenciais eletroquímicos. Corrosão Biólogica Geral, Corrosão em Sais Fundidos, Corrosão em Altas Temperaturas. Corrosão por Frestas: resultante da formação de pilhas de aeração diferencial ou de concentração iônica diferencial. Corrosão Filiforme: resultante da formação de pilhas de a eração diferencial que se manifesta na forma de filamentos sob filmes de revestimentos, especialmente tintas . Ataque corrosivo caracterizado por redução uniforme da espessura do material Caracterizada por altas taxas de penetração em locais específicos Corrosão por Pites : ocorre em superfíc ies metálicas passivadas, de forma localizada, formando locais corroídos de pequeno diâmetro e grande profundidade. Corrosão Alveolar : caracterizada pela presença de sulcos de escavações semelhantes a alvéolos. Corrosão por placas : se localiza em regiões da superfí cie metálica e não em toda sua extensão, formando placas com escavações. Corrosão por esfoliação : progride paralel amente à superfície externa do metal, com consequente desp rendimento de camadas, lâminas ou escamas. Corrosão Microbiológica/Biológica Localizada: deterioração de material metálico em que microrganismos têm participação direta ou indireta . Corrosão Intergranular : corrosão localizada que ocorre entr e os grãos, em que os grãos funcionam sendo a região anódica. Corrosão T ransgranular: se processa no interior dos grãos da rede cristalina do material metálico. O material poderá fraturar à menor solici tação mecânica, podendo ocorrer fratura sem nenhuma perda de espessura aparente. Corrosão Seletiva : resultante da formação de um par galvânico entre os elementos que compõe uma liga metálica. Corrosão S ob T ensão : se manifesta na forma de t rincas (intergranulares ou transgranulares) que ocorre quando um material é submetid o a tensões de tração (aplicadas ou residuais) quando em contato com um meio corrosivo específico. Corrosão-Erosão: está associada ao desg aste mecânico provocado pela abrasão superficial de uma substância sólida, líquida ou gasosa. Corrosão por Fadi ga: caracterizada pelo aparecimento de trincas no metal, decorrentes da ação combinada do ataque químico do meio e de tensões cíclicas. Caracterizada pela composição química da liga e pelo tratamento térmico do material Ruptura ( cracking ) produzido pela corrosão na presença de tensões Corrosão-Cavitação: a cavitação é o desgaste provocado em uma superfície metálica devido a ondas de choque do líquido, oriundas do colapso de bolhas gasosas. Corrosão por Impingemento ( turbulência) : é um tipo de co rrosão-erosão combinada, ocasionada pelo fluxo turbulento de um líquido ou pelo choque direto do líquido em certas áreas. Corrosão por Fragilização do Hidrogênio: originada da adsorção e subsequente penetração do hidrogênio gerado na superfíci e da estrutura metálica para o interior da estrutura. Corrosão por Frag ilização do Metal Líquido: metais no estado sólido submetidos a t ensões residuais, concomitantemente em contato com metais fundidos. - Produto fora de especificação; - Perdas de equipamentos e produtos; - Paradas não programadas; - Custos, com perda de lucros; - Danos ao meio ambiente; - Acidentes (segurança pessoal e a patrimonial). Pode-se promover: - Alteração do projeto; - Modificação do ambiente; - Aplicação de revestimentos de barreira; - Seleção de materiais; - Proteção anódica ou catódica. - Realizado com outro meta l mais resistente à corrosão (nobre) ou de sacrifício; - Revestimento Nobre: metal do revestimento mais nobre que o do substrato; - Revestimento de Sacrifício: metal do revestimento menos nobre que o do substrato. Realizado com produtos à base de carbono, tais como betume, piche, alcatrão, borrachas, plásticos, tintas, vernizes e esmaltes, entre os quais, as tintas são os mais importantes. Consistem na interposição de uma película não m etálica inorgânica entre o meio corrosivo e o metal. Podem ser por: Processo eletroquímico que visa formar uma camada de óxido na superfície de um metal; Processo que consiste em se recobrir peças metálicas com fosfatos de zinco, ferro e manganês; Processo de imersão do material em cromo hexavalante. Tem a função de: - Aumentar a resistência da corrosão de metais e revestimentos metálicos; - Diminuir a tendência à corrosão por impressão digital; - Elevar a aderência de tintas e outros revestimentos orgânicos; - Propiciar cores decorativas sobre metais. Processo que consis te em tornar a superfície que se deseja proteger em cátodo de uma célula de corrosão. Revestimento Nobre Revestimento de Sacrifício Inibidor é uma substância química ou combinação de substâncias, que previne ou r eduz a corrosão, sem reação significativa com os componentes. São usados principalmente em soluções de banho ácidos, ambientes de serviço ácidos, sistemas de vapor e soluções aquosas neutras e quase-neutras. atua na área anódica, formando um filme protetor muito pouco solúvel; atua na área catódi ca, gerando precipitação de uma fase sólida sobre essa área, diminuindo a velocidade de reação; funcionam como película protetora, por meio da adsorção de substância orgânicas em pontos da superfície metálica e, assim, redução da velocidad e de corrosão ; São inibidores orgânicos fortemente polares (aminas, aldeídos, ureia, compostos nitrogenados); sólidos voláte is, que ao serem colocados em espaços fechados, saturam o ar com seus vapores.

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