Cap._1-_Conceitos_Fundamentais_de_Corroso.ppt

Prof. Wagner Sade Belo Horizonte
Curso: Engenharia Mecânica
Disciplina: Corrosão e Tratamento de Superfície
CAPÍTULO 1
CONCEITOS FUNDAMENTAIS DE CORROSÃO
UNIDADES 1 a 4 DO LIVRO CORROSÃO, VICENTE GENTIL, 6ª ed. 2017

CORROSÃO
O QUE É CORROSÃO?
É um processo de oxidação de um material (metal, cerâmico,
plástico, etc) devido a um agente ou meio (O2, H2O, CO2, H2S,
etc) provocando alteração ou perda de material
(degradação) em sua superfície.
Oxidação: M Mx+
+ xe-

CONSIDERAÇÕES GERAIS
• Processo inverso da Metalurgia Extrativa, em que o
metal retorna ao seu estado original.
• Corrosão é a degradação ou deterioração de um material
devido à reação química ou eletroquímica com seu meio.
• Corrosão é a transformação de um material pela sua
interação química ou eletroquímica com o meio.

CONSIDERAÇÕES ENERGÉTICA DA CORROSÃO
Exemplos:
Fe2O3 (hematita) + energia = Fe
CuFeS2 (calcopirita) + energia = Cu

CADEIA PRODUTIVA DO AÇO E POSTERIOR CORROSÃO

Fuga de Alcatraz (Baía de São Francisco banhada pelo Oceano
Pacífico – USA): 12/06/1962.
Alcatraz construída em 1934 e
desativada em 1963
Abertura de ventilação cavada
da cela de Frank Morris
Fugitivos: Frank Morris e os irmãos
(John e Clarence Anglin)

A penitenciária já estava velha (28 anos em 1962) e em péssimo
estado. A água salgada da Baía de São Francisco era usada nos
banheiros e na cozinha da prisão, o que acabou corroendo seus canos.
O vazamento dos canos quebrados escoavam pelas paredes e erodiam
suas fundações, ruindo o cimento e tornando-o macio e fácil de cavar.

Abertura de ventilação vista do
interior da cela
Canos e tubulações corroídos vista
pelo exterior da cela

IMPORTÂNCIA DA CORROSÃO
 Econômica: perdas de investimentos;
 Segurança: falhas catastróficas e riscos de acidentes;
 Conservação: tempo e recursos perdidos.

PROBLEMAS GERADOS PELA CORROSÃO
 Interrupção de processos;
 Perdas de materiais;
 Perda de eficiência;
 Perda de qualidade;
 Subdimensionamento.

O PROCESSO DE CORROSÃO
Depende do tempo, do meio, etc.

FERRUGEM
Anodo Fe: E (oxi) = + 0,44 V
Catodo O2: E (red) = + 0,40 V
E(pilha) =0,44 + 0,40 = 0,84 V
Anodo
Catodo
Ex: ferrugem em
corrimão de pontes.
Continuando a Oxidação: 2Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
(Que é a Reação Global da Ferrugem)

CAUSAS DA CORROSÃO EM CONCRETO
 Insuficiência ou má qualidade do concreto
 O cimento hidratado possui um pH de
12,5 que protege o concreto da corrosão
 Mas o hidróxido de cálcio reage com o gás
carbônico da atmosfera.
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O
Desta forma, reduz para 9 o pH do concreto
facilitando a corrosão.
Concreto: cimento + argila

Exemplo: Baterias de Automóveis
CORROSÃO
Exemplo da corrosão do cobre:
2Cu + O2 + H2O + CO2 CuCO3 + Cu (OH)2
(zinabre ou pátina)
composto esverdeado

ESPONTANEIDADE DAS REAÇÕES DE CORROSÃO
ΔG = - neF ΔƐ onde,
ΔG é a Energia Livre de Gibbs (em Joules)
ne é o nº de elétrons envolvidos na reação do eletrodo
F é a constante de Faraday (96.500 C)
ΔƐ é a diferença de potencial dos eletrodos (em Volts)
ΔG ΔƐ Processo
_ + Espontâneo
+ _ Não espontâneo
0 0 Equilíbrio

EXEMPLOS
 Pilhas (corrosão) : Reações Espontâneas
(ΔG < 0 e Δ > 0)
Ɛ
 Eletrólise : Reações Não Espontâneas
(ΔG > 0 e Δ < 0)
Ɛ

Estado Padrão dos Potenciais
de Oxidação e Redução
Concentração:
1 mol/L para espécies em solução;
1 atm para espécies gasosas;
a 25ºC.

Fonte: Corrosão, Vicente Gentil, Cap.3, 3ª ed. 1996

Fonte: Dep.de Quím. Inorgânica UFRJ
https://dqi.iq.ufrj.br/tabela_de_potenciais.pdf
Potenciais Padrão de
Redução de Algumas
Espécies

Cálculo da Massa Perdida por Corrosão
1 equivalente-grama 96.500 C (=1 Faraday)
n (eq-gr) Q (carga elétrica)
Logo Q x 1 = 96.500 x n (eq-gr)
n (eq-gr) = m/(eq-gr) = m/(mol/z) ou n x z; n é o nº de moles
Q = i x t daí
Onde,
i é a corrente elétrica (em ampère) da pilha,
t é o tempo (em segundos) de reação química,
mol é a massa atômica (em gramas) do metal,
z é o nº de elétrons envolvidos na reação.
Ex: corrosão do Zn
Fonte: Vicente Gentil, Corrosão, Cap.4, 3ª ed.,1996

Resistência à corrosão
Disponibilidade Custo
Material
Resistência Mecânica Aparência
Processo de Fabricação

Aspectos Eletroquímicos
Aspectos Resistência à Aspectos
Físico-Químicos Corrosão Metalúrgicos
Aspectos
Termodinâmicos

MECANISMO ELETROQUÍMICO DA CORROSÃO
Pilha de Daniell (Reação Espontânea)
Reação de oxidação (anódica): Zn Zn2+
+ 2e-
E(oxi) = + 0,76V
Reação de redução (catódica): Cu2+
+ 2e-
Cu E(red) = + 0,34V
Reação Total: Zn + Cu2+
Zn2+
+ Cu E(pilha) = + 1,10 V > 0
Fonte: Livro-texto, Corrosão, Vicente Gentil, Cap.3, 6ª ed. 2017

Corrosão: a resistência entre os eletrodos é nula: célula em curto-circuito
Fonte: Livro-texto, Corrsão, Vicente Gentil, Cap.3, 6ª ed. 2017

Exemplo: reação do zinco na presença de ácido clorídrico
Zn + 2HCl ZnCl2 + H2
Zn + 2H+
Zn2+
+ H2
Reação de oxidação (anódica): Zn Zn2+
+ 2e-
Reação de redução (catódica): 2 H+
+ 2e-
H2
Fonte: Livro-texto Vicente Gentil, Corrosão, Cap.3, 6ª ed. 2017

As reações anódica e catódica são reações parciais
Ambas reações acontecem simultaneamente e à mesma
velocidade sobre a superfície do metal: não há acúmulo de
carga elétrica.
Qualquer reação que pode ser dividida em dois processos
parciais de oxidação e redução é denominada reação
eletroquímica.

• Reações catódicas
• Evolução de hidrogênio (meios ácidos)
2H+
+ 2e-
H2
• Redução de oxigênio (soluções ácidas)
O2 + 4H+
+ 4e-
4OH-
• Redução de oxigênio (soluções neutra ou básicas)
O2 + 2H2O + 4e-
4OH-
• Redução de íon metálico M3+
+ e-
M2+
• Deposição de metal M+
+ e-
M

Metal sofrendo corrosão consiste:
- Região que cede elétrons dissolução do metal (corrosão): reação anódica
- Região que consome elétrons: reação catódica
- Condutor eletrônico
- Condutor Iônico: eletrólito
Teoria de Células Locais
Fonte: Livro-texto Vicente Gentil, Corrosão, Cap.4, 6ª ed.,2017

• Fontes de Corrosão Eletroquímica
• Heterogeneidades Primárias: são inerentes ao material
 Impurezas no metal
 Ligas
 Vértices e arestas de cristais
 Pontos de ruptura de filmes protetores

• Heterogeneidades Secundárias: não inerentes ao material
 Correntes elétricas de fuga
 Contatos bimetálicos
 Diferenças no meio corrosivo (aeração, concentração)

MECANISMO QUÍMICO DA CORROSÃO
A corrosão química pode ser por:
Dissolução simples  exemplo: dissolução do Cu
(cobre) em HNO3 formando Cu(NO3)2.
Dissolução preferencial  exemplo: dissolução
preferencial de fases ou planos atômicos.

Formação de ligas e compostos (óxidos, íons, etc.), na
qual se dá geralmente por difusão atômica:
Difusão de Cu e Ni
(c/ aumento da temperatura)

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