Oxidação do Mateiral

MATERIAIS

A maioria dos materiais em contato com o meio ambiente forma um sistema

termodinamicamente instável. Com a única exceção dos metais nobres (ouro, prata e platina), todos os demais metais em contato com o ar devem reagir e

transformarem-se em óxidos, hidróxidos ou outras formas semelhantes. Para alguns metais tais como alumínio, magnésio, cromo, etc., tal transformação implica numa grande redução da energia livre. Assim, de acordo com a termodinâmica, os metais não poderiam ser utilizados numa atmosfera como a atmosfera terrestre. Entretanto, apesar da termodinâmica indicar a possibilidade de uma reação, não diz nada a respeito da velocidade com que esta reação ocorre. E é precisamente devido ao fato de que certas velocidades de reação são lentas que se pode utilizar os metais no cotidiano. Como citado por Gentil (2003), os problemas de deterioração aparecem nas mais variadas atividades da vida econômica de uma nação, sendo conhecidos diversos casos na indústria petroquímica, naval, química, construção civil, automobilística, nos meios de transporte, em todas as etapas do sistema elétrico, em telecomunicações, em odontologia, obras de arte, monumentos históricos, etc.

Com exceção de alguns metais nobres, como o ouro que pode ocorrer na natureza no estado elementar, os metais são geralmente encontrados na natureza na forma de compostos – óxidos e sulfeto metálicos. Assim os compostos por possuírem um conteúdo energético inferior ao dos metais são relativamente estáveis. Como esquematizado na Figura 9.1 os metais puros são obtidos via processo metalúrgico e portanto absorvem uma quantidade considerável de energia permanecendo assim em estado metaestavel e portanto ao contato com o ambiente liberam energia:

Formas de corrosão

Corrosão: reações eletroquímicas heterogêneas que se desenvolvem, geralmente na superfície de separação entre o metal e o meio corrosivo. Variáveis que podem aumentara taxa de corrosão, tendo influência decisiva na corrosão:

• velocidade do fluido, o que aumenta a erosão (estreitamento do tubo,

cotovelos, mudanças de vazão, etc);

• temperatura, o que aumenta a velocidade das reações químicas (se for muito

alta, diminui a possibilidade de haver vapor d’água na superfície metálica e

absorção de gases, diminuindo a possibilidade de corrosão);

• mudança de composição com o aumento da concentração da espécie

corrosiva (entretanto, algumas espécies são passivadas o que reduz a

corrosão);

• fatores mecânicos (sobretensão, fadiga, atrito, etc)

Forjado a frio ou deformação plástica em metais dúcteis incrementa sua resistência, entretanto ficam mais susceptíveis à corrosão do que o mesmo material não recozido. Por exemplo, o processo diferencial para fabricar cabeça e ponta de um prego são anódicas com relação ao seu corpo. As regiões do prego submetidas a maior esforço mecânico durante o processo de fabricação são mais susceptíveis por apresentar um nível energético mais elevado. Contorno de grãos nas regiões de maior nível energético.

Tipos de atmosferas corrosivas

A maior aplicação dos metais ainda se dá em ambiente atmosférico, embora outros ambientes, principalmente os de processos químicos industriais, possam ser mais agressivos. Apesar de que na exposição atmosférica o metal não esteja envolvido maciçamente em eletrólito, a umidade provoca fenômenos eletroquímicos semelhantes. Muitos ambientes apresentam características mistas, além de não haver demarcação definitiva para cada tipo.

Podemos dividir os ambientes em 4 tipos básicos de atmosferas corrosivas:

• atmosferas industrial;

• atmosfera marinha;

• atmosfera rural;

• ambientes internos.

Na atmosfera industrial, a presença de SO2 é o mais importante. Resultante da queima de combustível, partículas de pó de SO2 são captadas pela umidade formando ácido sulfúrico. As gotículas microscópicas de água da umidade se depositam nas superfícies expostas juntamente com uma parte de SO2 e H2SO4 (ácido sulfuroso).

A atmosfera marinha é carregada com partículas de NaCl trazidas pelos ventos e depositadas nas superfícies expostas.

Já a atmosfera rural não contém contaminantes químicos fortes, mas pode conter poeira orgânica e inorgânica. Seus principais constituintes são a umidade e elementos gasosos como O2 e CO2.

Ambientes internos costumam não ter boa ventilação e apresentam umidade, podendo também haver produtos de reações químicas.

Dos fatores que afetam a corrosão atmosférica a umidade e a temperatura têm papel primordial. A temperatura, além do seu efeito no aumento da corrosão, que tem sua ação duplicada para cada aumento de 10ºC, influencia na capacidade térmica do metal.

Além dos contaminantes citados, a corrosão atmosférica é afetada pelos seguintes fatores:

• temperatura;

• umidade relativa;

• direção e velocidade dos ventos;

• radiação solar;

• pluviosidade.

Influência do pH e do potencial elétrico (e): diagramas de Pourbaix

A presença de íons H+ (ou OH-), assim como de elétrons nas reações de corrosão, indicam que elas são influenciadas pelo pH e pelo potencial elétrico.

Pourbaix desenvolveu um método gráfico, relacionando o potencial elétrico e o pH, que apresenta a possibilidade para se prever as condições sob as quais pode se ter corrosão, imunidade e passividade. São diagramas e (em V) no eixo das ordenadas pelo pH no eixo das abscissas, a 25ºC e 1atm das reações da água com os metais.

Como a corrosão de ferro é a mais importante do ponto de vista técnico, ela está representada em termos de e versus pH. O diagrama completo é muito complexo, já que envolve um grande número de equilíbrios, mas pode ser

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