Corrosão - Engenharia Metalurgica

UFOP/EM/DEMET/GEsFraM

Avaliação da Disciplina CORROSÃO E PROTEÇÃO DE METAIS

(RED 114/MET 301) – 2012/1

Lista de Exercício de Corrosão

Prof. Luiz Cláudio Candido

1) Diga como o aumento da concentração de uma substância redutora afeta o potencial de corrosão e a densidade de corrente de corrosão de um metal que se mantenha sempre no estado ativo. Faça um esquema esclarecedor.

        Quando uma substancia redutora (agente oxidante) é adicionada a um sistema de corrosão contendo um metal não passivo, a taxa de corrosão é aumentada e o potencial de corrosão desloca-se para a direção nobre. A magnitude desses efeitos é dependente do potencial redox do oxidante e seus parâmetros cinéticos (mudança da densidade de corrente, inclinação β). A Figura 1a, abaixo representa um metal M imerso em um eletrólito contendo um agente redox R, onde c1 < c2 < c3 < c4.

[pic 1]

Fig. 1a Variação do potencial e da corrente circulante, em função do aumento da concentração da substância redutora.

Os pontos A, B, C e D correspondem às taxas de corrosão à medida que a concentração do oxidante aumenta de 1 para 4. Aumentando a concentração, aumenta o potencial de redução e conseqüentemente a densidade da corrente de corrosão.  O aumento de densidade da corrente de corrosão é o indicativo de que a taxa de corrosão está aumentando com a concentração. A Figura 2 representa os danos feitos na superfície do metal, devido à corrosão, à medida que aumenta a concentração do oxidante.

[pic 2]

Fig. 2 Danos causados na superfície do metal M, à medida que aumenta a concentração do oxidante.

Como o metal M se manterá sempre no estado ativo, a tendência é a taxa corrosão ir aumentando sempre, e o metal M sendo corroído cada vez mais.

2) Descreva que tipos de fenômenos ocorrem à superfície de um metal quando este passa da zona ativa para a zona passiva. Justifique.

        Alguns metais e ligas quando sofrem ataques de corrosão tendem a formar uma camada fina aderente de óxido ou outro composto insolúvel na superfície. Essa camada dente a bloquear o processo de corrosão e por isso é chamada de passiva. Exemplos desses metais têm-se o alumínio que embora muito reativo, mas quando oxidado tende a formar na superfície uma camada dura e protetora de Al2O3 que impede a corrosão de continuar. O aço inox o processo é semelhante. Neste caso temos uma liga de Fe e Cr, ao oxidar o cromo forma uma camada na superfície altamente protetora de Cr2O3. O titânio forma na superfície o TiO2 que o torna o metal Ti passivo. A passividade faz com que esses materiais funcionem como áreas catódicas, se comportamento eletroquímico revela um potencial mais nobre, isto é, menos ativo que o normalmente esperado. Mas eles mesmo tornando passivos dependendo do ambiente podem ser atacados pela presença de íons hologenetos como o Cl-, a temperatura pode fragilizar a camada passiva e também a própria natureza do metal. Por exemplo, o cobre, tem uma velocidade de corrosão lenta em presença de ácidos não-oxidantes, mas em presença de oxigênio vai funcionar como estimulador de corrosão, pois oxidando o cobre permite que seja atacado até pelos ácidos não-oxidantes, como o HCl diluído.

Algumas camadas passivas, entretanto, não são sujeitas a destruição mesmo quando fraturadas, pois a camada pode formar-se novamente desde que o meio seja adequado. Assim o aço inoxidável contendo 18Cr-8Ni, forma um filme altamente protetor e o material resiste ao ataque em meios extremamente corrosivos, desde que haja uma pequena quantidade de oxigênio dissolvido na solução, para reparar possíveis fraturas no filme. A deaeração total da solução pode ocasionar ataque rápido, pois não haverá oxigênio para reparar possíveis fraturas no filme.

3) Faça um diagrama de polarização de um metal que apresente a transição ativo-passivo, e que está em situação de corrosão ativa em meio ácido, representando reações anódica e catódica, potencial de corrosão e densidade de corrente de corrosão.

        Um ferro exposto a uma solução de H2SO4 não aerado. Se o metal é polarizado a potenciais superiores que o potencial de corrosão Ecor, os valores respectivos da densidade de corrente registrados, a curva de polarização anódica será como representada na Fig. 3a. Outras reações que não a dissolução do ferro está envolvidas na parte inferior e superior de diagrama. Nestas regiões temos a redução do hidrogênio e o desenvolvimento de oxigênio, respectivamente, os quais causam a polarização da curva desviando da curva de sobretensão para a dissolução do ferro.

[pic 3]

Fig. 3a Polarização anódica e curva de sobretensão para o ferro em H2SO4 1N

Aumentando o potencial para valores maiores que Ecor aumentamos também a corrente de corrosão e conseqüentemente a taxa de corrosão, aumentado ainda mais a concentração de íons de ferro na eletrólito próximo a superfície do metal. Isto provoca a polarização por concentração (aumento do potencial de equilíbrio da reação de dissolução) e a deposição de sulfato ferroso na superfície do ferro e causando a redução da área efetiva para o processo de dissolução. Um novo aumento no potencial provocara o surgimento de uma densidade de corrente crítica icr (densidade máxima de corrente de corrosão). A deposição de sulfato de ferro neste ponto chega a uma concentração alta provocando a passividade do ferro e o surgimento do potencial de passividade Epass, acompanhado de uma forte diminuição da densidade de corrente. Reações de reduções estarão ocorrendo nesta situação. Um novo aumento do potencial de um valor Ea, uma densidade de corrente anódica (densidade de corrente passiva ip), baixa e constante aparece. Aumentando o potencial a corrente ip, permanece constante até um determinado valor do potencial onde nova corrosão inicia-se indicando a transpassividade e/ou desenvolvimento de oxigênio.