CTM_Aula_13

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Corrosão dos Materiais 
Metálicos
Ciências e Tecnologia dos Materiais - CTM
Prof. Carlos Alberto R Brito Júnior, D.Sc
Corrosão dos Materiais Metálicos
Pontos para direcionamento
◼ Por que ocorre corrosão?
◼ Quais metais são mais propensos a corroer?
◼ Como temperatura e condições ambientais
podem afetar a corrosão?
◼ Como a corrosão pode ser minimizada/evitada?
Corrosão dos Materiais Metálicos
Seleção de Materiais
Selecionar um material com inadequada resistência
à corrosão para uma determinada aplicação, pode
ser um oneroso e lamentável erro.
◼ perda de qualidade na aparência
◼ elevação do custo de manutenção
◼ interrupção do funcionamento
◼ contaminação de produtos
◼ perda de produtos em processamento ou
processados
◼ redução da segurança
Corrosão dos Materiais Metálicos
Problemas da corrosão
Para a escolha de um material é preciso saber a sua
compatibilidade com o meio no qual irá ser empregado.
Para isso algumas perguntas são importantes:
◼ Quais os agentes corrosivos do processo e qual a
concentração?
◼ Qual a temperatura do processo?
◼ Se houver fluxo, qual a velocidade?
O Engenheiro deve:
Saber como evitar condições de corrosão severa e
proteger adequadamente os materiais contra a corrosão
Seleção de Materiais X
Corrosão dos Materiais Metálicos
Definições básicas
A corrosão pode ser definida como um processo
de destruição do material pela ação do meio-
ambiente.
Corrosão é um processo natural e resulta da
inerente tendência dos metais reverterem para sua
forma mais estável normalmente óxidos.
Navio “Al Capone”, na costa de Bimini. Foto L.M.
Maestas, Sandia National Labs. (retirada da
apresentação do Callister -2ª ed)
Corrosão dos Materiais Metálicos
Praticamente todos os meio-ambientes são
corrosivos (em menor ou maior grau)
meio gasoso: atmosfera rural, marítima ou urbana,
atmosfera limpa ou poluída, gases químicos;
meio líquido: água doce e água do mar, água pura e água
poluída, soluções químicas aquosas, produtos químicos
orgânicos e inorgânicos líquidos;
meio sólido: solo seco ou úmido, solo natural ou solo
poluído, substâncias químicas sólidas.
Definições básicas
 Um determinado meio pode ser extremamente agressivo, sob o 
ponto de vista da corrosão, para um determinado material e 
inofensivo para outro.
Corrosão dos Materiais Metálicos
Definições básicas
A velocidade de corrosão de um metal não pode ser
especificada, sem se mencionar as condições do meio
predominante durante a corrosão:
Composição – pH – temperatura – pressão – velocidade
– radiação
Exemplos da importância do meio:
- A velocidade de oxidação de ligas à base de zircônio em
oxigênio a 350 oC é baixa. O óxido formado sobre a superfície
das ligas de zircônio é escuro, aderente e protetor. Em
temperaturas maiores que 750oC entretanto, a velocidade de
oxidação é muito alta, e o óxido formado é cinza ou branco, e
não protetor.
Corrosão dos Materiais Metálicos
Processos de corrosão
Os mecanismos exatos de corrosão e de oxidação
variam para os diferentes metais e meios corrosivos,
mas a natureza é eletroquímica.
Segundo Gentil* a corrosão ocorre devido a reações
do material com o meio onde ele se encontra,
dando origem a uma interação de eletricidade e de
transformações químicas.
Corrosão é uma transformação química destrutiva do
metal, que é ocasionada por fluxo de elétrons.
* Gentil V. Corrosão, Rio de Janeiro: LCT, 2003.
Corrosão dos Materiais Metálicos
Considerações eletroquímicas
Zinco
reação de oxidação
Zn Zn2+
2e-
Solução
ácida
Reação de redução
H+
H+
H2(gás)
H+
H+
H+
H+
H+
Fluxo de e-
no metal
Duas reações são necessárias
 
 
Zn → Zn2+ + 2e−
(gás)He2H2 2→+
−+
Reação de oxidação
Reação de redução
(anodo)
(catodo)
Adaptado da Fig. 17.1, Callister 6e. (Fig. 17.1 is from M.G. 
Fontana, Corrosion Engineering, 3rd ed., McGraw-Hill Book 
Company, 1986.)
Corrosão dos Materiais Metálicos
Considerações eletroquímicas
Solução de 
Cu2+ 1 M
fe
rr
o
, 
F
e
Fe
2+
2e-
Solução de 
Fe2+ 1 M
e-e-
Cu
2+
ne--
c
o
b
re
, 
C
u
membrana
++ +→+ 22 FeCu FeCu
Potenciais de Eletrodo
Fe2+
2e-
e- e-
P
la
ti
n
u
m
Zn2+
-
Solução de 
Fe2+ 1 M
Solução de 
Cu2+ 1 M
Solução de 
Zn2+ 1 M
fe
rr
o
, 
F
e
2e
membrana
0,780 V 0,323 V
+ +- -
Cu 2eCu -2 →++-2 2e Fe Fe +→ +
(Anodo) (Catodo) (Anodo)(Catodo)
++ +→+ 22 ZnFe ZnFe
Fe 2eFe -2 →++ -2 2e ZnZn +→ +
Corrosão dos Materiais Metálicos
Considerações eletroquímicas
Potenciais de Eletrodo Padrão
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
M
a
is
a
n
ó
d
ic
o
M
a
is
c
a
tó
d
ic
o
Série de potenciais de eletrodo – gerada
pelo acoplamento de semipilhas padrões
para vários metais ao eletrodo padrão de
hidrogênio e classificadas de acordo com a
voltagem medida.
V
metal
o
0
1
0
2
0 V - VV =
Potencial global de uma pilha
0V0 
Corrosão dos Materiais Metálicos
Platina
Ouro
Grafite
Titânio
Prata
Aço inoxidável 316 (passivo)
Níquel (passivo)
Cobre
Latão
Níquel (ativo)
Estanho
Chumbo
Aço inoxidável 316 (ativo)
Ferro/aço
Ligas de alumínio
Cádmio
Zinco
Magnésio
M
a
is
a
n
ó
d
ic
o
(a
ti
v
o
)
M
a
is
c
a
tó
d
ic
o
(i
n
e
rt
e
)
Considerações eletroquímicas
Série Galvânica – em relação a água do mar (NaCl 3%)
Corrosão dos Materiais Metálicos
Classificação do processo de corrosão
Natureza do meio corrosivo
Úmido
Seco (gases a altas temperaturas)
Mecanismo de corrosão
Reações químicas diretas
Reações eletroquímicas
Aspecto do metal corroído
Corrosão uniforme
Corrosão localizada
Processos de corrosão
Corrosão dos Materiais Metálicos
Tipos de corrosão
corrosão
uniforme localizada
Macroscópica
Galvânica
Por frestas
Por pontos (pitting)
Por correntes de fuga
Erosão
Desgaste (fretting)
Fadiga
Microscópica
Intergranular
Corrosão sob tensão
Corrosão dos Materiais Metálicos
Corrosão uniforme
Apresenta-se na forma de um ataque uniforme
sobre toda a superfície de uma grande região da
peça; a peça aos poucos tem a secção transversal
corroída e reduzida na espessura até a falha
completa de funcionamento.
Esse tipo de corrosão é o mais comum e é
responsável pela maior perda de material metálico
por processo corrosivo.
Corrosão dos Materiais Metálicos
Exemplo da corrosão uniforme do ferro em ambiente 
úmido
Corrosão uniforme
Corrosão dos Materiais Metálicos
Exemplos de corrosão uniforme
Corrosão uniforme
Corrosão dos Materiais Metálicos
Ocorre quando dois diferentes
metais estão em contato em um
meio fluido condutor iônico;
Formação de uma pilha entre
os metais ou ligas que possuem
diferentes tendências à oxidação
(potencial de oxidação/redução);
No anodo ocorre uma reação
de oxidação (corrosão do
material) e no catodo, uma
reação de redução.
catodo: 1/2O2 + 2e
- + 2H2O → 2OH
-
anodo: Me → Me++ + 2e-
Corrosão galvânica
A
n
o
d
o
 
C
a
to
d
o
 
elétrons
Corrosão dos Materiais Metálicos
A corrosão galvânica pode ser prevista com base
nos potenciais de oxidação/redução dos metais
chamada série galvânica.
Se ligarmos eletricamente dois materiais em um
meio o metal menos nobre irá oxidar (anodo) e o
mais nobre permanecerá intacto (catodo).
Quanto mais positivo o potencial de oxidação, mais
anódico será a sua condição, ou seja, mais sujeito à
corrosão.
Corrosão galvânica
Corrosão dos Materiais Metálicos
Corrosão galvânica
Corrosão dos Materiais Metálicos
Corrosão galvânica em telhas de aço galvanizado
(CASTRO)
Corrosão galvânica: aço carbono e válvula de latão.
Corrosão galvânica: aço e conexão de latão.
Corrosão galvânica
Corrosão dos Materiais Metálicos
PREVENÇÃO:
❑ Selecionar metais (ou ligas) próximos na série
galvânica – diferença nos potenciais ± 0.05V;
❑ Escolher baixas razões Área catódica / Área anódica;
❑ Isolar eletricamente os metais quando possível;
❑ Projetar a estrutura de formaa poder substituir as
partes anódicas;
Corrosão galvânica
Corrosão dos Materiais Metálicos
Corrosão galvânica
Utilize isolantes elétricos entre metais 
ou ligas situadas distantes na série 
galvânica. 
Os isolantes não devem ser porosos 
para não promover a corrosão por 
frestas.
Uma outra forma de se proteger da 
corrosão galvânica é através da 
pintura. Pinte todo o conjunto. Caso 
não seja possível, pinte o componente 
mais nobre do par (o componente 
catódico).
Corrosão dos Materiais Metálicos
Ocorre quando a superfície do metal fica parcialmente
protegida do meio em que se encontra (locais com
deficiência de Oxigênio).
Superfície – catodo
 O2
fenda – anodo
 O2
 O2
 O2
 O2
 O2
Exemplos: placas sobre-postas, encostos de arruelas e
parafusos, encosto de rebites e nos depósitos de substâncias
estranhas como areia e produtos de corrosão.
Corrosão por frestas
Corrosão dos Materiais Metálicos
As frestas, nesses casos, devem ser bem grandes para
permitir a entrada de líquidos e, ao mesmo tempo, manter
esse líquido estagnado; no caso de depósitos ainda deve-se
notar sua porosidade que permite a penetração e manutenção
de líquidos na região de contato com o metal.
Corrosão por frestas
Me → Me++ + 2e-O2 + 2H2O + 4e
- → 4OH-
Corrosão dos Materiais Metálicos
PREVENÇÃO:
❑ Usar junções soldadas, em vez de rebitadas ou
aparafusadas;
❑ Utilização de buchas não-absorventes;
❑ Remoção frequente de depósitos acumulados de
sujeira;
❑ No projeto evitar pontos de estagnação.
Corrosão por frestas
Corrosão dos Materiais Metálicos
Corrosão por frestas em suporte 
de tubo de aço.
Corrosão por frestas em junção de 
tubo de aço.
Corrosão por frestas em parafuso de aço.
Corrosão por frestas em 
parafusos de aço.
Corrosão por frestas
Corrosão dos Materiais Metálicos
Forma severa de ataque por corrosão localizada;
Destruição extensiva e perda de quantidades
significativas de íons do metal;
Formação de pequenas cavidades/buracos na superfície
do material;
Condições para a formação dos 
pontos
• Filme passivo
• Meio conter espécies agressivas 
(Cl-) 
Corrosão por pontos (pites)
Corrosão dos Materiais Metálicos
Passividade
Refere-se à diminuição da reatividade química
experimentada por certos metais e ligas sob condições
particulares em certos meios.
Passividade é simplesmente uma condição existente na
superfície do metal por causa da presença de um filme
protetor (óxido) que diminui substancialmente a taxa de
corrosão.
Os metais se tornam inertes e agem como se fossem 
metais nobres. 
Corrosão dos Materiais Metálicos
Al
Fe a altas temp.
Pb
Cr
Aço inoxidável
Ti
Alumínio com uma superfície de Al2O3
EXEMPLO DE METAIS QUE FORMAM CAMADA PASSIVADORA DE 
ÓXIDO COM PROTEÇÃO EFICIENTE
Passividade
Corrosão dos Materiais Metálicos
Mecanismo
1. Destruição da camada passiva
2. Aumento da dissolução metálica
3. Migração de anions Cl- para a zona da picada.
4. Hidrólise dos íons metálicos, com 
abaixamento do pH.
5. Interior da picada fica anódico, e a zona 
circundante catódica.
Corrosão por pontos
Corrosão dos Materiais Metálicos
Região anódica
Alta densidade de 
corrente
Região catódica Região catódica
Corrosão por pontos
Corrosão dos Materiais Metálicos
Corrosão por pontos em aço 
inox 316L
Pontos de corrosão em aço inox 304 
colocado numa solução de HCl
Corrosão por pontos
Corrosão dos Materiais Metálicos
 Corrosão na região dos contornos do grão.
 Grãos se destacam à medida que a corrosão se
propaga.
 A ddp é ocasionada pelas diferenças nas
características dos materiais (meio do grão e material
vizinho ao contorno).
 O contorno de grão funciona como região anódica,
devido ao grande número de discordâncias presentes
nessa região.
Corrosão intergranular
Corrosão dos Materiais Metálicos
Esquema indicando precipitados no 
contorno de grão e zona empobrecida do 
elemento de liga
Corrosão intergranular
Corrosão dos Materiais Metálicos
Corrosão intergranular
solda
Corrosão intergranular
Degradação da solda em aço inoxidável
Prevenção:
-Tratamento térmico do 
material sensibilizado 
(redissolver os carbetos).
- Redução no teor de 
carbono para abaixo de 
0,03%p C (minimizar 
formação de carbeto)
- Usar Nb e Ti como 
elementos de liga, para o 
cromo ficar em solução 
sólida.
Corrosão dos Materiais Metálicos
❖Processo corrosivo associado a ação erosiva de um fluido
em movimento numa superfície metálica.
❖ A ação erosiva sobre um material metálico é mais
freqüente nos seguintes casos:
• quando se desloca um material sólido;
• quando se desloca um líquido contendo partículas sólidas;
• quando se desloca um gás contendo partículas líquidas ou
sólidas.
Corrosão erosão
Corrosão dos Materiais Metálicos
❖ A aparência da superfície atacada é caracterizada pela
presença de riscos, furos arredondados, ondulações e outras
marcas que normalmente se orientam na direção do
escoamento do fluido.
❖Nesse tipo de corrosão, a velocidade do fluido tem uma
importância notável e o efeito de desgaste se acentua com a
velocidade.
❖Desgaste maior do que se apenas o processo corrosivo ou
erosivo agisse isoladamente.
❖ Os produtos da corrosão são retirados da região atacada.
❖Tubulações, permutadores, pás de turbina.
Corrosão erosão
Corrosão dos Materiais Metálicos
Corrosão erosão
Fluxo em 
regime 
laminar
Fluxo em 
regime 
turbulento
Velocidade do fluxo
V
e
lo
c
id
a
d
e
 d
o
 f
lu
x
o
Velocidade crítica 
(velocidade de erosão)
Corrosão dos Materiais Metálicos
erosão-corrosão num coto-velo de 
aço numa linha de vapor de água
Riscos e ondulações da 
corrosão-erosão
Corrosão erosão
Corrosão dos Materiais Metálicos
•Ocorre quando um material, submetido a tensões de
tração (aplicadas ou residuais), é colocado em contato com
um meio corrosivo específico.
• As condições metalúrgicas do material, como dureza,
encruamento, fases presentes, são fatores freqüentemente
decisivos.
• Neste tipo de corrosão formam-se trincas no material,
sendo a perda de espessura muitas vezes desprezível.
• A propagação de trinca por corrosão sob tensão é
geralmente lenta, até atingir o tamanho crítico para uma
ruptura brusca.
Corrosão sob tensão
Corrosão dos Materiais Metálicos
Corrosão sob tensão
Composição
Tratamento térmico
Microestrutura
Condição da superfície
Composição
Temperatura
Velocidade do fluxo
Potencial de corrosão
Meio ambienteMaterial
Tensão de operação
Tensão residual
Início da tensão
(Taxa de deformação)
Tensão 
Fadiga Corrosão
Fadiga
Falha por corrosão sob tensão fraturante (CTF)
CTF
Trecho de tubo de aço inoxidável AISI 304 com corrosão 
sob tensão fraturante em meio de cloreto.
Corrosão dos Materiais Metálicos
Parte de peça de aço inoxidável 
fraturada por corrosão sob tensão.
intergranular
transgranular
Corrosão sob tensão
Corrosão dos Materiais Metálicos
➢ Nesse processo a corrosão ocorre devido à ruptura do
filme de proteção, devido à abrasão que ocorre pelo
movimento de fricção de dois ou mais componentes
metálicos, em um meio corrosivo.
➢ Provoca o desgaste metálico e a formação de
partículas de óxidos, levando ao aparecimento de folgas
entre as superfícies de contato.
➢ A velocidade de formação de novo filme varia de um
metal para outro.
Corrosão por desgaste
Corrosão dos Materiais Metálicos
• as superfícies estão inicialmente revestidas por uma
camada de óxido;
• o movimento relativo remove a camada em alguns
pontos;
• o óxido é novamente formado e o processo se repete.
Corrosão por desgaste
Corrosão dos Materiais Metálicos
Corrosão-fadiga é a redução da resistência à fadiga de
um metal pela ação do meio ambiente corrosivo.
Na corrosão-fadiga ocorre um falha pela propagação
de uma trinca transgranular, que pode ocorrer em
quase todos os materiais submetidos a tensões cíclicas
em ambiente corrosivo.
Corrosão fadiga
Corrosão dos Materiais Metálicos
Corrosão sob fadiga em um suporte 
de plataforma sujeito a oscilações 
(aço).
Corrosãofadiga
Corrosão dos Materiais Metálicos
Produtos da Corrosão
❑ Muitas vezes os produtos da corrosão são 
requisitos importantes na escolha dos material 
para determinada aplicação.
❑ Os produtos de corrosão dos materiais usados 
para embalagens na indústria alimentícia não 
devem ser tóxicos como também não podem 
alterar o sabor dos alimentos.
❑ Pode ocorrer, devido a corrosão, a liberação 
de gases tóxicos e inflamáveis (riscos de 
explosão)
❑ Materiais para implantes de ossos humanos, 
implante dentário, marcapassos, etc.
Corrosão dos Materiais Metálicos
Métodos de prevenção da corrosão
▪ Seleção do metal, ou liga metálica mais adequados a
um determinado meio ambiente.
▪ Alteração do meio ambiente (diminuição de temperatura
e velocidade de fluxo do fluido, remoção de oxigênio e
oxidantes, alteração de concentração, adoção de
inibidores).
Corrosão dos Materiais Metálicos
▪ Atenção e cuidado no projeto do sistema mecânico
→ evitar gretas (fendas, espaço estreito), recessos,
cantos vivos, cavidades;
→ dar bom acabamento superficial;
→ usar juntas soldadas (evitar juntas com parafusos);
→ metais dissimilares devem ser isolados eletricamente;
→ minimizar as superfícies das regiões catódicas;
Métodos de prevenção da corrosão
Corrosão dos Materiais Metálicos
Métodos de prevenção da corrosão
Detalhe de projeto – solda descontínuas
Início de corrosão em soldas descontínuas
Corrosão dos Materiais Metálicos
Métodos de prevenção da corrosão
Detalhes de projeto – evitar cavitação e impingimento
Corrosão dos Materiais Metálicos
Métodos de prevenção da corrosão
Detalhes de projeto – evitar área de estagnação de água
Corrosão dos Materiais Metálicos
Métodos de prevenção da corrosão
Detalhes de projeto – evitar corrosão em base de tanques 
de armazenamento
Corrosão dos Materiais Metálicos
▪ Isolar o metal do meio agressivo
→ revestimentos orgânicos (tintas);
→ revestimentos inorgânicos (metais mais nobres,
esmaltes, cimentos);
Métodos de prevenção da corrosão
Corrosão dos Materiais Metálicos
Métodos de prevenção da corrosão
Revestimentos metálicos
Finalidades
- decorativa: ouro, prata, níquel, cromo;
- resistência ao atrito: índio, cobre;
- resistência à oxidação em contatos elétricos: estanho, 
prata, ouro, ródio;
- Endurecimento superficial: cromo;
- resistência à corrosão: cromo, níquel, alumínio, zinco, 
cádmio, estanho.
- recuperação de peças desgastadas: cromo.
Corrosão dos Materiais Metálicos
Revestimentos metálicos
Deposição por aspersão térmica (metalização) (Zn, Sn, Pb, Al)
Métodos de prevenção da corrosão
Corrosão dos Materiais Metálicos
Revestimentos metálicos
Métodos de prevenção da corrosão
Eletrodeposição (Cu, Ni, Cr, Zn, Cd, Sn, Au, Ag)
A espessura da película e suas
propriedades dependem:
-da densidade da corrente aplicada,
- da concentração de sais,
- da temperatura do banho,
- da natureza do metal-base.
Corrosão dos Materiais Metálicos
Revestimentos metálicos
Deposição por imersão à quente (Al, Zn, Pb, Sn)
Decapagem Desengraxe Fluxagem 
com
ZnCl + NH Cl2 4
Imersão em 
Zn 
460 - 480 C
o
Resfriamento 
em água
Métodos de prevenção da corrosão
O revestimento metálico é obtido por imersão do material metálico em
um banho do metal fundido.
Aluminização - Al
Galvanização - Zn 
Corrosão dos Materiais Metálicos
Revestimentos metálicos
Deposição por cladeamento ou cladização
A- direção de detonação
B- explosivo
C- metal revestimento
D- jato
E- material a ser revestido.
Métodos de prevenção da corrosão
Método muito utilizado na indústria química.
Laminação conjunta, a quente, de chapas do metal base e
do revestimento, pelo processo de explosão ou solda.
Corrosão dos Materiais Metálicos
Revestimentos metálicos
Deposição por difusão (cementação) - calorização (Al)
- sherardização (Zn)
- siliconização (Si)
Métodos de prevenção da corrosão
Corrosão dos Materiais Metálicos
▪ Proteção catódica:
- Utilizada para combater a corrosão de instalações metálicas enterradas,
submersas e em contato com eletrólito.
- Proteger catodicamente uma estrutura significa eliminar, por processo
artificial, as áreas anódicas da superfície do metal, fazendo com que toda a
estrutura adquira comportamento catódico.
→ proteção catódica por anodos de sacrifício;
→ proteção catódica com tensões elétricas impostas;
Métodos de prevenção da corrosão
Corrosão dos Materiais Metálicos
Proteção catódica por anodos de sacrifício
Esquema de proteção catódica através de anodo de 
sacrifício.
Métodos de prevenção da corrosão
Corrosão dos Materiais Metálicos
Proteção catódica por fonte externa de corrente
Esquema de proteção catódica usando-se uma fonte 
externa de corrente
Métodos de prevenção da corrosão
Corrosão dos Materiais Metálicos
Exemplos de corrosão
Um bom exemplo de corrosão galvânica:
um corrimão contendo um par galvânico
(tubo de aço inoxidável conectado ao
perfil de aço carbono através de
parafusos de aço carbono). Observe o
ataque corrosivo sobre no aço carbono
(escorrimento de produtos de
corrosão).
Frestas que permitem o acúmulo de
sujeiras ou água leva à corrosão
devido à formação pilha de aeração
diferencial.
Corrosão dos Materiais Metálicos
Exemplos de corrosão
Incrustações de óxidos de ferro em 
tubo de condução de água potável.
Crostas de carbonato de 
cálcio em tubo de sistema de 
geração de vapor.
Fungo de cor preta em 
tanque de óleo diesel.