Corrosão de metais
Físico Química II
Joseval Estigaribia
Corrosão - O que é e consequências.
• Corrosão é um processo irreversível envolvendo reações REDOX
simultâneas na interfac...
Corrosão – como ocorre
• Qualquer reação REDOX, didaticamente pode ser separada em uma
semirreação de oxidação que acontec...
Velocidade de corrosão
• Seu conhecimento permite estimar a vida útil de tubulações,
estruturas, equipamentos e instalaçõe...
Corrosão eletroquímica
• Ocorre quando o metal está em contato com uma solução de um
eletrólito, ocorrendo reações anódica...
Corrosão eletroquímica
• Em meio com baixo teor de O2 (g), ocorre:
3 Fe(OH)2 → Fe3O4 + 2 H2O + H2 (4)
• Em meio com alto t...
Corrosão eletroquímica
A intensidade do processo de
corrosão é avaliada pela carga ou
quantidade de íons que se
descarrega...
Corrosão eletroquímica
Corrosão química
• Ou corrosão seca, corresponde ao ataque de um agente químico
isento de água diretamente sobre o materia...
Corrosão química
• A destruição do concreto, observada nas pontes e viadutos, tem
como uma de causas a corrosão química, d...
Corrosão química
Uma segunda causa para a deterioração do concreto é a
corrosão eletroquímica que ocorre nas armaduras de ...
Corrosão eletrolítica
• Se dá com a aplicação de energia elétrica externa, sendo caso de
reação não espontânea.
• Esse fen...
Corrosão eletrolítica
Como minimizar os efeitos? Proteção
catódica
• Os processos mais empregados para a prevenção da corrosão são a
proteção ca...
Como minimizar os efeitos? Proteção
catódica
Proteção catódica por anodo de zinco em casco de navio: (a)
vista inferior do...
Como minimizar os efeitos? Proteção
anódica
• A proteção anódica é um método de aumento da resistência à corrosão
que cons...
Como minimizar os efeitos?
Revestimentos
• São aplicados sobre superfícies metálicas formando uma barreira
entre o metal e...
Como minimizar os efeitos?
Revestimentos
• Recentemente, desenvolveu-se novos materiais mais resistentes e
duradouros, com...
Série galvânica
• Au – Ag – Cu –Bi – Sn – Pb –Ni – Co – Fe – Cr –
Zn – Al – Mg
Ordem crescente de oxidação dos metais.
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Ana nery corrosão de metais

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Ana nery corrosão de metais

  1. 1. Corrosão de metais Físico Química II Joseval Estigaribia
  2. 2. Corrosão - O que é e consequências. • Corrosão é um processo irreversível envolvendo reações REDOX simultâneas na interface material - ambiente corrosivo, sendo: → espontâneo, resultante da ação química ou eletroquímica ou → não espontâneo, resultante da ação eletrolítica de um meio sobre um material. • Ocorre também em concreto e polímeros. • Na indústria, afeta os custos de manutenção e substituição de equipamentos, tubulações. • Impacta o meio ambiente ao facilitar vazamentos, colocando em risco a vida humana nas possíveis explosões e incêndios. • Deterioração de mobília e monumentos históricos. • Cerca de 30% do aço produzido mundialmente é usado na reposição de peças corroídas. • A corrosão pode ser eletroquímica, química ou eletrolítica.
  3. 3. Corrosão – como ocorre • Qualquer reação REDOX, didaticamente pode ser separada em uma semirreação de oxidação que acontece na região do metal denominada anódica e uma semirreação de redução na região denominada catódica. • A corrosão sempre se manifesta na região anódica, onde os cátions liberados pelo metal poderão reagir com o meio e formar produtos de corrosão solúveis e insolúveis. • A região catódica permanece intacta, ocorrendo reações de redução das espécies do meio corrosivo: geralmente água, prótons e oxigênio. • A resistência à corrosão de um material metálico em diferentes meios ou de dois materiais metálicos num único meio é um parâmetro meramente comparativo.
  4. 4. Velocidade de corrosão • Seu conhecimento permite estimar a vida útil de tubulações, estruturas, equipamentos e instalações industriais expostas aos mais diversos meios como, entre estes, a atmosfera. • A velocidade ou taxa de corrosão representa a velocidade média de ‘desgaste’ da superfície metálica. • Os valores das taxas de corrosão podem ser expressos por: → meio da perda de massa por unidade de área e de tempo – por exemplo, mg/dm²/dia (mdd) . → pela redução de espessura do material por unidade de tempo – mm/ano ou em milésimos de polegada por ano (mpy) . • Os dois parâmetros são equivalentes, sendo que o segundo se determina a partir do primeiro e, quando expressos na unidade de tempo, representam a taxa de corrosão.
  5. 5. Corrosão eletroquímica • Ocorre quando o metal está em contato com uma solução de um eletrólito, ocorrendo reações anódicas e catódicas. • Mais comum na natureza (ferrugem), onde se forma uma pilha de corrosão – presença de água e oxigênio, á temperatura ambiente: Reação anódica (oxidação): Fe → Fe2+ + 2 e– (1) Reação catódica (redução): 2 H2O + 2 e– → H2 + 2 OH– (2) • Os íons Fe2+ migram em direção à região catódica, enquanto os íons OH– direcionam-se para a anódica. • Na região intermediária ocorre a formação de hidróxido ferroso: Fe2+ (aq) + 2 OH– (aq) → Fe(OH)2 (aq) (3)
  6. 6. Corrosão eletroquímica • Em meio com baixo teor de O2 (g), ocorre: 3 Fe(OH)2 → Fe3O4 + 2 H2O + H2 (4) • Em meio com alto teor de O2 (g), ocorre: 2 Fe(OH)2 + H2O + ½ O2 → 2 Fe(OH)3 (5) 2 Fe(OH)3 → Fe2O3.H2O + 2 H2O (6) • Assim, a ferrugem, consiste nos compostos Fe3O4 (coloração preta) e Fe2O3.H2O (coloração alaranjada ou castanho-avermelhada). • Quando se colocam dois metais diferentes ligados na presença de um eletrólito, temos uma pilha galvânica. Na figura abaixo, a área anódica (Fe), sofre desgaste. O eletrólito envolve as áreas anódica e catódica ao mesmo tempo.
  7. 7. Corrosão eletroquímica A intensidade do processo de corrosão é avaliada pela carga ou quantidade de íons que se descarregam no catodo ou pelo número de elétrons que migram do anodo para o catodo, sendo que a diferença de potencial da pilha (ddp) será mais acentuada quanto mais distantes estiverem os metais na tabela de potenciais de eletrodo.
  8. 8. Corrosão eletroquímica
  9. 9. Corrosão química • Ou corrosão seca, corresponde ao ataque de um agente químico isento de água diretamente sobre o material, sem transferência de elétrons de uma área para outra. • No caso de um metal, o processo consiste numa reação química entre o meio corrosivo e o material metálico, resultando na formação de um produto de corrosão sobre a sua superfície. • Um exemplo desse processo é a corrosão de zinco metálico em presença de ácido sulfúrico: Zn (s) + H2SO4 → ZnSO4 + H2͎ (7) • No caso dos polímeros, é possível um ataque por solventes ou por agentes oxidantes enérgicos, havendo a cisão das macromoléculas, alterando as propriedades desses materiais, como no caso do poliéster, onde há perda de rigidez e flexibilidade.
  10. 10. Corrosão química • A destruição do concreto, observada nas pontes e viadutos, tem como uma de causas a corrosão química, devida à ação dos agentes poluentes sobre seus constituintes (cimento, areia e agregados de diferentes tamanhos). • Fatores mecânicos (vibrações e erosão), físicos (variação de temperatura), biológicos (bactérias) ou químicos (em geral ácidos e sais dispersos na atmosfera) são os responsáveis por esse processo. • O concreto é constituído principalmente por silicatos e aluminatos de cálcio e óxido de ferro, que se decompõem ao entrar em contato com ácidos, conforme abaixo representado: 3 CaO.2 SiO2.3 H2O + 6 HCl → 3 CaCl2 + 2 SiO2 + 6 H2O (9)
  11. 11. Corrosão química Uma segunda causa para a deterioração do concreto é a corrosão eletroquímica que ocorre nas armaduras de aço- carbono em seu interior. A figura ilustra dois exemplos de corrosão química em concreto armado e consequente exposição da estrutura de vergalhões de aço, a qual é passível de corrosão eletroquímica.
  12. 12. Corrosão eletrolítica • Se dá com a aplicação de energia elétrica externa, sendo caso de reação não espontânea. • Esse fenômeno é provocado por correntes de fuga, também chamadas de parasitas ou estranhas, e ocorre com freqüência em tubulações de petróleo e de água potável, em cabos telefônicos enterrados, em tanques de postos de gasolina etc. • Essas correntes são devidas a deficiências de isolamento ou de aterramento, fora de especificações técnicas. • Normalmente, acontecem furos isolados nas instalações, onde a corrente escapa para o solo.
  13. 13. Corrosão eletrolítica
  14. 14. Como minimizar os efeitos? Proteção catódica • Os processos mais empregados para a prevenção da corrosão são a proteção catódica e anódica, os revestimentos e os inibidores de corrosão. • A proteção catódica é a técnica que transforma a estrutura metálica que se deseja proteger em uma pilha artificial, evitando, assim, que a estrutura se deteriore. • É empregada em tubulações enterradas para o transporte de água, petróleo e gás, e grandes estruturas portuárias e plataformas marítimas. • Consiste na injeção de corrente elétrica por meio de duas técnicas: a proteção por anodos galvânicos (espontânea) e a proteção por corrente impressa (não espontânea).
  15. 15. Como minimizar os efeitos? Proteção catódica Proteção catódica por anodo de zinco em casco de navio: (a) vista inferior do navio em dique seco; (b) fixação do anodo de zinco no casco do navio.
  16. 16. Como minimizar os efeitos? Proteção anódica • A proteção anódica é um método de aumento da resistência à corrosão que consiste na aplicação de uma corrente anódica na estrutura a proteger. • A corrente anódica favorece a passivação do material dando-lhe resistência à corrosão. A proteção anódica é empregada com sucesso somente para os metais e ligas formadores de película protetoras, especialmente o titânio, o cromo, ligas de ferro-cromo, ligas de ferro- cromo-níquel. • O seu emprego encontra maior interesse para eletrólitos de alta agressividade (eletrólitos fortes), como por exemplo um tanque metálico para armazenamento de ácidos. • A proteção anódica não só propicia a formação da película protetora mas principalmente mantém a estabilidade desta película. O emprego de proteção anódica é ainda muito restrito no Brasil, porém tem grande aplicação em outros países na indústria química e petroquímica.
  17. 17. Como minimizar os efeitos? Revestimentos • São aplicados sobre superfícies metálicas formando uma barreira entre o metal e o meio corrosivo e, consequentemente, impedindo ou minimizando o processo de corrosão. • As tintas, como as epoxídicas e o zarcão, são revestimentos muito utilizados na proteção de tubulações industriais, grades e portões. • A galvanização é um método que consiste na superposição de um metal menos nobre sobre o metal que será protegido. É uma técnica muita empregada, como no caso de parafusos de ferro galvanizados com zinco. • Os inibidores de corrosão são substâncias inorgânicas ou orgânicas que, adicionadas ao meio corrosivo, objetivam evitar, prevenir ou impedir o desenvolvimento das reações de corrosão, sejam elas na fase gasosa, aquosa ou oleosa.
  18. 18. Como minimizar os efeitos? Revestimentos • Recentemente, desenvolveu-se novos materiais mais resistentes e duradouros, como ligas metálicas, polímeros e cerâmicas. • A questão principal é o custo, pois há materiais que custam até 50 vezes mais que os materiais atualmente em uso.
  19. 19. Série galvânica • Au – Ag – Cu –Bi – Sn – Pb –Ni – Co – Fe – Cr – Zn – Al – Mg Ordem crescente de oxidação dos metais.

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