PMT2100 - Corrosão e Degradação dos Materiais

PMT2100 - Corrosão e Degradação dos Materiais

(Parte 3 de 4)

• Corrosão associada a tensões mecânicas

• Corrosão sob tensão

• Fadiga sob corrosão • Erosão corrosão

• Cavitação corrosão

• Corrosão por atrito

Principais tipos de corrosão

PMT 2100 Introdução à Ciência dos Materiais para Engenharia EPUSP - 2008 (versão 2007)

Corrosão generalizada e corrosão galvânica

Corrosão generalizada: as reações de oxidação e de redução ocorrem aleatoriamente na superfície exposta da peça, o que resulta em superfícies com o mesmo grau de corrosão.

Corrosão galvânica: ocorre quando dois metais de composições químicas diferentes e em contato mútuo são expostos a um eletrólito. Nesse meio específico, o metal menos nobre (o mais reativo) sofrerá corrosão, e o metal mais nobre será protegido contra ela.

A proteção catódica com anodo de sacrifício é um caso de corrosão galvânica. A proteção catódica fornecida por revestimentos anódicos em falhas é também um caso de corrosão galvânica.

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Corrosão localizada

•Corrosão por pite: Ocorre em metais passivos na presença de íons cloreto. Os íons cloreto rompem localmente a película passiva e evitam a repassivação do metal. Como as condições são de estagnação no interior do pite, forma se aí uma solução ácida, o que possibilita um rápido crescimento do pite para o interior do material, por um mecanismo semelhante ao da corrosão galvânica.

•Corrosão em fresta: Ocorre em frestas nas quais a solução consegue penetrar. As condições estagnadas e o empobrecimento em oxigênio favorecem o enriquecimento em íons cloreto, os quais acabam rompendo a película passiva. Passa se então a ter um mecanismo semelhante ao da corrosão por pite.

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21 Corrosão intergranular

A corrosão intergranular ocorre nos contornos de grão. Por causa deste tipo de corrosão, uma amostra pode se desintegrar pelo desprendimento dos grãos. Nos aços inoxidáveis ela é causada pela precipitação de carbonetos de cromo nos contornos de grão, a qual provoca empobrecimento em cromo nas regiões vizinhas (sensitização).

Com o teor de cromo atingindo teores inferiores a 12%, a passividade dessas regiões fica comprometida, e o aço sofre dissolução seletiva.

Nas ligas Al Mg a corrosão intergranular é devida à precipitação no contorno de grão de Mg2Al3 que é anódico com relação à liga. É este composto que é corroído preferencialmente, por um processo de corrosão galvânica.

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22Corrosão associada a tensões mecânicas

Corrosão sob tensão (CST) : causada pela ação simultânea de: (1) tensões de tração (aplicadas e/ou residuais) e (2) meio corrosivo (específico). A CST provoca formação de trincas que podem levar à ruptura do material. Na indústria de processos químicos ela é uma das principais causas de falhas em serviço. Na micrografia é mostrada uma trinca intergranular ramificada provocada por CST num latão exposto à atmosfera amoniacal.

Erosão corrosão : a ação combinada e simultânea de ataque eletroquímico e da erosão leva a esse tipo de degradação. A erosão se deve ao movimento do fluido. Quanto maior a sua velocidade, maior é o dano provocado (o efeito passa a ser significativo acima de 1,5 m/s). Nas curvas o dano é maior, devido ao aumento do atrito do fluido com a superfície do metal. Figura ao lado mostra perfuração por erosão corrosão em um cotovelo que pertencia a uma linha de condensação de vapor.

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23Oxidação

•A taxa de oxidação do material normalmente obedece a uma das três relações (outras relações são possíveis):

•A relação logarítmica é característica de processos de oxidação que ocorrem em baixas temperaturas (inclusive a ambiente). As outras são típicas de processos que ocorrem em temperaturas elevadas.

•Oxidação: reação eletroquímica que ocorre quando o metal está em contato com uma atmosfera gasosa (em geral, ar), sem que haja presença de eletrólito.

•O produto dessa reação é um óxido que se forma a partir da superfície do metal. Por ser semicondutor, o óxido conduz tanto os elétrons como os íons.

•Temperaturas elevadas favorecem a deterioração do material por esse processo.

Relação parabólica

Relação linear Relação logarítmica

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24 Camadas de óxido protetoras

Proteção relativa oferecida por alguns óxidos: Al2O3 > Cr2O3 > NiO > Cu2O > FeO

Os óxidos são semicondutores:

(i) do tipo p [lacunas catiônicas (NiO, Cu2O)] (i) do tipo n [cátions intersticiais (ZnO) ou lacunas aniônicas

Óxidos com menos defeitos são mais protetores. A adição de elementos de liga de diferentes valências afeta o número de defeitos no óxido, tornando o ou mais ou menos protetor. Assim, p.ex., a adição de Cr (em baixos teores) ao Ni torna o NiO menos protetor, enquanto a adição de Li torna o mais protetor.

A cinética de oxidação de metais que formam óxidos não protetores é normalmente linear.

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25 Capacidade protetora de uma camada de óxido

AÍndice de Pilling Bedworth (φ) onde: AO é a massa molecular do óxido, a é o número de átomos do metal (Me) em uma molécula de óxido, AM é a massa atômica do metal Me, e ρO e ρM são as densidades do óxido e do metal, respectivamente.

Φ < 1: óxido não protetor 1< Φ < 2 3: óxido protetor Φ > 2 3: óxido não protetor

Quando um óxido MeaOb é formado a partir de um metal Me:

ba2 OMO 2 o índice de Pilling Bedworth Φ é dado pela relação:

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26 Corrosão de materiais cerâmicos

•Podemos pensar nos materiais cerâmicos como materiais estáveis em relação à maior parte dos mecanismos de corrosão que acabaram de ser discutidos.

•Na maioria dos meios, esses materiais são altamente resistentes à corrosão.

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