Aula 5 - Velocidade _ polarização_ passivação - 25.03

5/13/2018 Aula 5 - Velocidade _ polariza o_ passiva o - 25.03 - slidepdf.com

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CORROSÃO METÁLICA



Dia Segunda Terça Quarta Sexta Sexta

Turma 4 2 5 1 3

REUNI Luís Maryelzy Dayanne Kytéria JeanneLocal Sala 8 Sala 6 Sala 6 Sala 6 Sala 6

Horário T56 M56 M56 M56 T56

Horário Segunda Terça Quarta Quinta Sexta

7:00-8:40 (M12)

8:55-10:35 (M34)10:50-12:30 (M56)

Felipee Lucas

Nícolas Rafael Chou Rafael

13:00-14:40 (T12)

14:55-16:35 (T34)

16:50-18:30 (T56) Brunna Nícolas Kelvin Felipe Kelvin

Dia Segunda Terça Quarta Sexta Sexta

Turma 4 2 5 1 3

Monitor Chou Lavosier Brunna Lavosier LucasLocal Sala 8 Sala 6 Sala 6 Sala 6 Sala 6

Horário T56 M56 M56 M56 T56

•Tutores de EaD (Bolsistas REUNI)

•Monitores

•Sala dos monitores (2º andar)

Informações sobre Plantões EaD e Monitoria



Quadro resumo



Tópicos de aula

Velocidade de corrosão.

Polarização.Passivação.Diagrama de Pourbaix.



VELOCIDADE DE CORROSÃO



VELOCIDADES DE CORROSÃO

Velocidade média: permite estimar o tempo de vida

útil de uma determinada estrutura.Pode ser medida pela diferença de peso do materialmetálico ou pela determinação da concentração de íonsmetálicos em solução.

Velocidade instantânea: permite verificar anecessidade de aumentar/diminuir a concentração deum inibidor em um dado momento.

Pode ser determinada pela seguinte equação:

m: massa do metal (g)K: equivalente eletroquímico do metal (massa molar/carga)i: corrente de corrosão ( velocidade de corrosão ) (Ampère)

t: tempo (segundo)F: constante de Faraday (96.487 Coulomb)

Determinações de velocidade válidas apenas paracorrosões uniformes (não localizadas)



Curvas representativas de velocidades de corrosão

Curva A: velocidade de corrosão eletroquímica.Ocorre quando a superfície metálica não varia, oproduto de corrosão é inerte e a concentração do

agente corrosivo é constante.

Curva B: idêntica a A, porém há um período deindução que está relacionado ao tempo gastopelo agente corrosivo para destruir películas

protetoras previamente existentes.

Curva C: velocidadeinversamente proporcional à

quantidade do produto decorrosão formado. Ocorre

quando o produto decorrosão é insolúvel e adere

à superfície metálica.

Curva D: velocidade decresce rapidamente. Ocorre

quando os produtos decorrosão são solúveis.



FATORES QUE INFLUENCIAM A VELOCIDADE DECORROSÃO

Efeito do oxigênio dissolvido: velocidade no início érápida, tendendo a diminuir com a formação dacamada de óxido.

Aumento da concentração de oxigênio, inicialmenteacelera a corrosão do ferro, pois O2 consome os

elétrons gerados na reação anódica, de acordo com:42 ++ 4e

-OH

-O2H2O



Concentração crítica de O2: a partir da qual avelocidade de corrosão decresce (formação de

película passivadora).

Películas passivadoras podem sofrer fraturas edar origem a pilhas locais (ativa-passiva): severa

corrosão localizada.




Efeito do pH: na corrosão do ferro, em água

aerada e temperatura ambiente.




Efeito do pH: na corrosão do ferro, em água

aerada e temperatura ambiente.pH < 4: aumento da taxa de corrosão devido aofato da possibilidade de redução do H+, além do

O2, presente no meio.

nH+

ne-

H2n/2+

nH+

+O2n/4 ne-

H2On/2+

pH 4-10: taxa de corrosão independe do pH.Dependerá da rapidez com que O2 difunde para asuperfície metálica (reação de controle catódico).

+ n/2H2O ne-

n/4O2 + nOH-

pH > 10: taxa de corrosão diminui, pois o Fe setorna passivo na presença de álcalis (formação dehidróxidos insolúveis) e O2 dissolvido (formação de

óxidos insolúveis).



FATORES QUE INFLUENCIAM A VELOCIDADE DE

CORROSÃOEfeito da temperatura: geralmente, o aumento datemperatura acelera a corrosão, pois aumenta acondutividade do eletrólito.

Efeito de sais dissolvidos: sais podem agiracelerando (aumento condutividade) ou retardando(precipitação de produtos de corrosão, diminuiçãosolubilidade O2, ação passivadora) a velocidade de

corrosão.



POLARIZAÇÃO



RELAÇÃO DA POLARIZAÇÃO COM A VELOCIDADE DECORROSÃO

Em princípio: quanto maior a ddp entre doiseletrodos, maior seria a velocidade de corrosão.Entretanto, E é um parâmetro termodinâmico (DG)e, utilizá-lo na análise cinética, sem levar emconsideração outros fatores, pode induzir a

conclusões errôneas.A ddp indica apenas quem atuará como anodo oucatodo.A velocidade das reações anódica e catódicadependerá das características de polarização dosistema.



SOBREPOTENCIAL (h)Todo metal imerso em solução contendo seuspróprios íons, possui um potencial (E).

Se uma corrente (I) circular por esse eletrodo, Evariará, e o novo valor E’ dependerá de I aplicada.A diferença entre esses dois potenciais é conhecidacomo sobrepotencial, dado por:

h = E’ - E

POTENCIAL DE CORROSÃO (Ecorr)Caso em que o potencial inicial é diferente dopotencial de equilíbrio termodinâmico, devido areações e fenômenos que interferem no processo.



POLARIZAÇÃOVariação de Ecorr ao circular uma corrente pelo

eletrodo.Dois metais ligados e mergulhados em um eletrólitoestabelecem uma diferença de potencial que diminuicom o tempo (Eanodo se aproxima Ecatodo e vice-versa).Polarização dos eletrodos: polarização catódica epolarização anódica.

Se anodo e catodo estiverem emcurto-circuito e o eletrólito for de altacondutividade, R é muito pequeno e,então, a corrente de corrosão serámáxima (ponto de intersecção das

curvas de polarização).

Em cada ponto da curva, a voltagemda célula E ’ cel é dada por:

E’ cel = E’ Cu – E’ Zn = I’R



PASSIVAÇÃO



PASSIVAÇÃONas condições em que o material se torna passivo,seu comportamento eletroquímico revela umpotencial mais nobre (menos ativo), sofrendocorrosão mais lenta.

A passivação é um processo que depende domaterial e do meio.

Alguns metais e ligas se passivam ao ar (Cr, Ni, Zretc), enquanto outros sofrem passivação em meiosmuito específicos (Pb em H2SO4, Mg em H2O, Fe emHNO3).

A passivação melhora a resistência à corrosão e éconseguida por oxidação usando-se substânciasconvenientes (HNO3 conc., K2Cr2O7, O2 do ar) oupor polarização anódica.



PASSIVAÇÃOA passivação é causada pela deposição de um filmede óxido ou hidróxido sobre a superfície metálicaou por um estado oxidado da superfície, queimpedem o contato entre o metal e o meiocorrosivo.

A passividade de um metal pode ser destruída por

substâncias redutoras, polarização catódica e íonshalogenetos (principalmente, Cl-), que penetra nacamada passivadora ou a dispersa.

Na pilha ativa-passiva que se forma, a área anódicaestá localizada nos pontos em que houve destruiçãoda passividade e, como essas áreas são muito

pequenas em relação à área catódica, haverácorrosão acelerada nesses pontos.



DIAGRAMA DE POURBAIX



DIAGRAMA DE POURBAIXAs reações mais relevantes nos processoscorrosivos são:

Reação (1) só depende do potencial (termo em e-);(2) e (3) dependem do potencial e do pH (termosem H+ ou OH-); (4) e (5) dependem somente do pH.

Para representar essas reações dependentes de ambos,pH e potencial, Marcel Pourbaix desenvolveu diagramasdo tipo E vs pH.

+ ne-

Mn+

M

M + ++H2On M(OH)n nH+

ne-

ne-

MOn-

H2O+ ++M 2n(OH-)

M + n(OH-) M(OH)n

MOn-

nH+

+ M(OH)n

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)



DIAGRAMA DE POURBAIXMétodo gráfico que relaciona E e pH, e apresentauma possibilidade para se prever as condições sobas quais pode-se ter corrosão, imunidade oupassividade.

Apenas um metal é representado em cada diagrama.

O diagrama é, normalmente, simplificado e mostra

de forma sumária o comportamento previsto paraum metal puro imerso em água pura.

Extremamente útil no estudo da corrosão e daproteção contra corrosão dos metais em meioaquoso.



Diagrama simplificado de potencial e pH para osistema Fe-H2O



Reações que só dependem do pH são representadas por um conjunto de retasparalelas ao eixo das ordenadas.

Reações que só dependem de E são representadas por um conjunto de paralelasao eixo das abscissas.

Reações que dependem do pH e de E são representadas por um conjunto de retasparalelas e inclinadas em relação aos eixos coordenados.



FIM DA AULA

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