Introdução à Corrosão - Autor desconhecido

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Introdução ao mecanismo e tipos de corrosão.

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Introdução à Corrosão - Autor desconhecido

  1. 1. Corrosão• Em metais e cerâmicas:  perda efetiva de material por dissolução ou pela formação de uma incrustação. Duas reações químicas precisam ocorrer Solução ácida - HCl• Em polímeros:  os mecanismos e as conseqüências do processo são diferentes e por isso o termo mais empregado é degradação.
  2. 2. Exemplos de Corrosão
  3. 3. Por que se preocupar com a corrosão?• 3 razões:  Custo;  Segurança;  Conservação de recursos.• Em relação aos custos:  Nos E.U.A. a corrosão gera por ano custos da ordem de 4,5% do PIB daquele país;  Deste total, cerca de 100 bilhões de dólares são gastos na utilização de materiais mais resistentes à corrosão e no emprego de novas tecnologias;  O setor que mais investe no problema é o da indústria automotiva.
  4. 4. Por que se preocupar com a corrosão?• Em relação à segurança:  Muitos componentes e estruturas podem estar suscetíveis a falhar por conseqüência de um processo de corrosão: caldeiras, submarinos, aeronaves, vasos de pressão, hélices de turbinas, pontes, etc.Acidente da Aloha Airlines, em 1998, onde um membro da tripulação morreu e váriospassageiros ficaram feridos.
  5. 5. Por que se preocupar com a corrosão?• Em relação à conservação dos recursos:  As reservas de metais e a quantidade de energia disponível em nosso planeta são limitadas.  A corrosão pode ser interpretada como o avesso de um processo metalúrgico e muita energia é gasta em um processo de corrosão.
  6. 6. Potenciais de eletrodo• Nem todos os metais oxidam para formar íons com o mesmo grau de facilidade. Adeterminação da força motriz para a reação eletroquímica de oxi-redução podeidentificar os mais suscetíveis, comparativamente. Pilha eletroquímica que consiste em eletrodos de ferro e de cobre, cada um imerso em uma solução 1M do seu íon. O Fe é corroído, enquanto o Cu se eletrodeposita.
  7. 7. Lembre-se sempre• Quem perde elétrons sofre oxidação:• Quem ganha elétrons sofre redução:• Eletrólito: solução capaz de conduzir corrente elétricapelo movimento de íons positivos ou negativos: Ânions : íons negativos Cátions : íons positivos• Anodo: Eletrodo cujos átomos perdem elétrons para ocircuito externo, tornando-se íons + e oxidando;• Catodo: Eletrodo que recebe os íons do circuito externo ereduzindo.
  8. 8. Série de potenciais de eletrodo padrão• Quando a medida da força motriz é feita utilizando-se uma pilha de referência,temos o que se chama de série de potenciais de eletrodo padrão. Com essa série fica mais conveniente comparar as tendências à corrosão dos metais, uns em relação aos outros. O potencial global par a pilha é dado por: ΔVº = Vº2 – Vº1 Para que a reação ocorra espontaneamente ΔVº > 0
  9. 9. Influência da temperatura e da concentração sobreo potencial de eletrodo• A alteração da temperatura ou da concentração da solução alterará o potencial dapilha e até mesmo reverter a direção da reação espontânea. ΔV = (Vº2 – Vº1) – (RT/nF )ln [M1n+] /[M2n+])• Para 25ºC: ΔV = (Vº2 – Vº1) – (0,0592/n) log [M1n+] /[M2n+]
  10. 10. Requisitos para haver corrosão:• A presença de um anodo ou de sítiosanódicos na superfície do metal;• A presença de um catodo ou de sítioscatódicos na superfície do metal;• Eletrólito em contato com o anodo e com ocatodo, formando um caminho para acondução de íons;• Uma conexão elétrica entre o anodo e ocatodo, fazendo com que os elétrons sejamfluam entre o anodo e o catodo.
  11. 11. Taxas de corrosão• A taxa de corrosão de um material pode ser expresso como a Taxa de Penetraçãoda Corrosão (TPC) e calculada pela fórmula: TPC = KW/ρAt W = perda de peso após um tempo t ρ = densidade da amostra A = área da amostra que está exposta K = cte.• Pode-se expressar a taxa de corrosão em termos da corrente elétrica associada comas reações de corrosão eletroquímicas : densidade de corrente. R = i/nF n = nº de elétrons associados à ionização de cada átomo metálico i = corrente F = constante de Faraday, 96.500 C/mol
  12. 12. Estimativa de taxas de corrosão - Polarização Considere a pilha eletroquímica mostrada na figura abaixo. O sistema está fora deequilíbrio e os valores dos potenciais dos eletrodos não constam da tabela dereferência; O deslocamento de cada potencial de eletrodo do seu valor em condições deequilíbrio é chamado de polarização. A magnitude desse deslocamento éa sobrevoltagem (η). A relação entre a sobrevoltageme a densidade de corrente é dada por: ηa = ± ß log i /i0 ß e i0 representam constantes para a semipilha específica.
  13. 13. Polarização por ativaçãoCondição em que a taxa de reação é controlada pela etapa da reação eletroquímicaque se processa a uma taxa mais lenta.Esquema de possíveis etapas na Gráfico de sobrevoltagem dareação de redução do hidrogênio, cuja polarização por ativação para umtaxa é controlada pela polarização por eletrodo de hidrogênio, em função doativação. logaritmo da densidade de corrente, para as reações de oxidação e redução
  14. 14. Polarização por concentraçãoCondição em que a taxa de reação é controlada pela difusão no interior da solução.Distribuição dos íons de H+ na Distribuição dos íons de H+ navizinhança do catodo para baixas vizinhança do catodo para altastaxas de reação e/ou altas taxas de reação e/ou baixasconcentrações. concentrações Zona de escassez polarização por concentração
  15. 15. Polarização por concentração A relação entre a sobrevoltagem de polarização por concentração (ηc) e adensidade de corrente (i) é dada por: ηc = (2,3RT/nF) log(1-i/iL) Gráficos esquemáticos da sobrevoltagem em função do log de i para (a) uma polarização por concentração e (b) uma polarização combinada por ativação e concentração.
  16. 16. Passividade• Fenômeno observado em alguns metais que perdem sua reatividade química sobdeterminadas condições específicas, tornando-se inertes.• Materiais de engenharia que são resistentes à corrosão desenvolvem naturalmenteum filme fino de óxido, aderente à sua superfície, chamado de película passiva. • Filme de óxido bem fino (da ordem de nm), que age como uma barreira entre o metal e o eletrólito; • Pode ser destruído mas se regenera rapidamente; • Um material passivado pode se converter a um estado ativo se alguma alteração na natureza do ambiente se fizer. Exemplos: Ligas de Al, ligas de Ni e aços inoxidáveis
  17. 17. Passividade em aços inoxidáveis• Na maioria das vezes o ferro não é resistente à corrosão.• Adicionando-se uma quantidade maior que 12% de Cr em aços pode torná-losaltamente resistentes à corrosão devido à formação da película passivadora de óxidode Cr. Os aços 304 SS têm cerca de 18%Cr e 8%Ni, também conhecidos como aços 18-8. Adicionando-se cerca de 2%Mo (316 SS) nessa mistura, a resistência à corrosão destes aços é ainda mais aumentada.
  18. 18. Formas de corrosão • A corrosão pode ser classificada pelo modo como ela se manifesta. • Em metais ela pode assumir uma das seguintes designações:  uniforme;  galvânica;  em frestas;  por pites;  intergranular;  por lixívia seletiva;  erosão-corrosão  corrosão sob tensão.
  19. 19. Corrosão uniforme• As reações de oxidação e redução ocorrem uniformemente sobre toda a superfíciedo metal, ou uma grande fração desta superfície;• É a forma mais comum de corrosão e também a que mais prejuízo causa emtermos toneladas de metal perdidas.

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