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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
A CORROSÃO É UM FENOMENO NATURAL E, COMO TAL, SUAS CONSEQUÊNCIAS ÀS VEZES NOS FAVORECEM OUTRAS NOS PREJUDICAM.
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
DESSE MODO, TODOS OS PROBLEMAS ATRUBUÍDOS À CORROSÃO SÃO NA REALIDADE RESULTADO DA NOSSA IGNORÂNCIA E FALTA DE COMPREENSÃO DO FENÔMENO E SEUS MECANISMOS.
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
1. INDÚSTRIA METALÚRGICA:
LIXIVIAÇÃO
ELETROREFINO
ALGUMAS CONSEQUÊNCIAS DA INEXISTÊNCIA DA CORROSÃO:
Esses processos ficariam
inviabilizados, pois utilizam
os mecanismos da corrosão
como meio de produção
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
2. GALVANOPLASTIA:
ALGUMAS CONSEQUÊNCIAS DA INEXISTÊNCIA DA CORROSÃO:
Todos os processos eletroquímicos de
recobrimento (cromeação, zincagem,
niquelação, etc) seriam impossíveis de
se realizar, pois todos partem do metal
no estado ionizado, ou seja, do metal
previamente corroído.
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
3. BATERIAS E PILHAS:
ALGUMAS CONSEQUÊNCIAS DA INEXISTÊNCIA DA CORROSÃO:
Não funcionariam e, assim teríamos, por
exemplo, que inventar um outro meio para
dar partida nos veículos. Não haveria
rádios, relógios e brinquedos à pilha e
teríamos de descobrir outro meio para as
inter-comunicações espaciais, telefonia
celular, via satélite, etc.
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4. DESENVOLVIMENTO DE MATERIAIS:
ALGUMAS CONSEQUÊNCIAS DA INEXISTÊNCIA DA CORROSÃO:
Não seriam possíveis os ataques
metalográficos, assim como as análises
químicas por via úmida; polimentos
eletrolíticos e outras preparações de
corpos de prova, como limpezas químicas
de produtos de corrosão ( remoção) ou
impregnações de polímeros ou outras
sujidades para análise em microscopia
óptica ou eletrônica.
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4. DESENVOLVIMENTO DEMATERIAIS:
ALGUMAS CONSEQUÊNCIAS DA INEXISTÊNCIA DA CORROSÃO:
Não seriam possíveis os ataques
metalográficos, assim como as análises
químicas por via úmida; polimentos
eletrolíticos e outras preparações de
corpos de prova, como limpezas químicas
de produtos de corrosão (remoção) ou
impregnações de polímeros ou outras
sujidades para análises de falha em
microscopia óptica ou eletrônica.
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4. EXISTÊNCIA HUMANA “VIDA NA TERRA”:
ALGUMAS CONSEQUÊNCIAS DA INEXISTÊNCIA DA CORROSÃO:
Até mesmo a vida na terra depende em parte
da corrosão, uma vez que a clorofila,
fundamental na vida das plantas, contém íons
de magnésio ( Magnésio corroído).
Podemos citar também a hemoglobina do
sangue que necessita de íons de ferro na
oxigação, além de um grande número de
outros minerais , Zn, Na, K, etc que são de
grande importância para a vida dos humanos e
demais habitantes da terra.
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
CORROSÃO: Destruição de um material, geralmente metálico, através da interação química ou eletroquímica do meio ambiente.
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CORROSÃO
PERDA DE RESISTÊNCIAPERDA DE MASSA
INTERAÇÃO QUÍMICA
MATERIAL
FRATURA
CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
MEIO
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
PERDAS ECONÔMICAS
CUSTOS DIRETOS Remediativos
Preventivos
Revestimentos (ôrganicos ou inorgânicos)
Materiais mais resistentes à corrosão
Métodos de proteção contra corrosão (outros, p. ex.
aditivos, inibidores de corrosão, proteção catódica
ou anódica e outros)
Superdiomensionamento
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
PERDAS ECONÔMICAS
CUSTOS INDIRETOS
Interrupção de operação
Perda de produtos (Ex.: oleodutos)
Perda de eficiência (trocadores de calor, motores a
combustível, diminuição de vazão em tubulação, etc.)
Contaminação de produtos
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
CUSTO DA CORROSÃO
PAÍS ANO CUSTO (US$)
(Bilhões)
% PNB % EVITÁVEIS
RUSSIA 2005 6,7 2,0 -
ALEMANHA 2005 6,0 3,0 25
REINO UNIDO 2005 3,2 3,5 23
AUSTRÁLIA 2005 0,55* 1,5 -
JAPÃO 2006 9,2* 1,8 -
EUA 2006 70,0 4,2 15
* Somente custos diretos
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
CONSIDERAÇÕES ENERGÉTICAS
A obtenção de um metal se faz à custa de uma determinada quantidade de energia,
a qual é cedida pelos processos metalúrgicos como mostrado abaixo:
Metalurgia
Composto + Energia Metal
Corrosão
Ex.: Redução térmica de minério de ferro que consome carvão e combustível
(alcançar a temperatura)
Fe2 O3 + 3C 2 Fe + 3CO
Fe2 O3 + 3CO 2 Fe + 3CO
Energia
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METAIS + AR SECO
METAIS + AR ÚMIDO, ÁGUAS, SOLOS
OXIDAÇÃO
PLÁSTICOS + AR
MADEIRAS + AR, ÁGUA
INTERAÇÃO
QUÍMICA
PLÁSTICOS + VAPORESADSORÇÃO
METAIS + METAIS LÍQÜIDOS
PLÁSTICOS + SOLVENTES
VIDROS & CERÂMICAS + REAGENTES
DISSOLUÇÃO
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
METAIS EM EQUILÍBRIO
Reações Químicas
Reações
Eletroquímicas
A A z+ + ze-
Reação anódica reação catódica
ou de oxidação ou de redução
A AZ+ + ze- e - xz- + Ze- x
xxxx xxxx
e- METAL
XZ
AZ
XA
XzX
++
-
+
-
+- ez
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
• EXPERIÊNCIA DE EVANS
Solução Aquosa NaCl 3%
+ Fenolftaleina (OH - ) cor rósea
+ Ferricianeto de k (Fe2+ ) azul de prússia
(K 3 Fe (CN )6
O2 + 2 H2 O + 4e- 4OH- (Reação Catódica)
Fe Fe2+ + 2 e- (Reação anódica)
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
3. Classificação da Corrosão
3.2. Quanto à natureza do agente físico ou mecânico concomitante
*corrosão sob erosão, corrosão sob cavitação;
*corrosão sob fricção, corrosão sob tensão, corrosão sob fadiga, etc.
3.3. Quanto ao mecanismo eletrônico
*corrosão química
*corrosão eletroquímica
*corrosão por eletrólise
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
3.4. Quanto ao efeito observado no material metálico
(a) o material apresenta desgaste aparente GeneralizadaLocalizada (por pite, por frestas, etc.)Seletiva(b) o material não apresenta desgaste aparenteIntergranularFragilização pelo hidrogênioCorrosão sob tensão fraturante
3.4.1-Corrosão Generalizadaatua sobre toda superfície indistintamenteForma mais comum de ataqueFácil identificação e controle
3.4.2- Corrosão por pitesForma mais destrutiva e perigosaDifícil identificaçãoTempo de indução (incubação)
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
3.4.3- Regra Simples
Metais Resistentes Susceptíveis à
à Corrosão Generalizada Corrosão por Pites
Aumentar a resistência à Aço inoxidável AISI 304
corrosão por pite em água Aço inoxidável AISI 316
do mar Hastelloy F, Nionel ou Durimet 2.0
Hastelloy C
Titânico
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
• contorno de grão apresenta reatividade acentuada• Pouco aparente extremamente perigoso• Reduz propriedades mecânicas do metal
3.4.3. Corrosão Intergranular
Grão de aço inoxidável solução Sólida C - Crc/ aquecimento 500 - 900 Cpor alguns minutos (Sencitização)
Somatório de efeitos:
• corrosão galvânica
• redução da resistência à corrosão;
• relação de áreas desfavorável;
• região originalmente conturbada estruturalmente;
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
3.4.4. Corrosão em Cordão de Solda
Soluções para evitar Sencitização:
• Tratamento térmico - homogeneizar estrutura 1050 - 1150 C resfriar em água
• Adicionar elementos de liga - estabilizadoraEx.: Ti, Nb e Ta - aços estabilizados
• Reduzir teor de C nos aços inóx - Classe “L”
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
3.4.5. Corrosão Seletiva
• Ataque preferencial de um elemento da liga• Dezincificação de latões
Mecanismo
1) Toda a liga se dissolve por corrosão
2) Os íons de Zn permanecem em solução
3) Os íons de Cu se redepositam (redução do Cu)
Prevenção
• Redução da agressividade do meio (redução de 02 )
• Proteção Catódica;
• Uso de ligas com menor porcentagem de Zinco
• Adição de elementos de liga que inibem o processo
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
3.4.6. Corrosão Associada a Esforços mecânicos.
• A ação química associada a uma ação física do meio ou sobre
o metal solicitado por esforços mecânicos é muito mais nociva do que a ação química isolada.
Pode-se separar os casos em 2 grandes grupos de associações:
(a)Corrosão sob ação física• Corrosão sob erosão• Corrosão sob cavitação• Corrosão sob fricção (“Fretting”)
(b)Corrosão sob ação mecânica
Especificidade do meio • Corrosão sob tensão Tempo de indução
Tensão de tração
• Corrosão sob fadiga
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4. Proteção Contra à Corrosão.
•Para que a corrosão ocorra G = Gp - Gr 0
Combate à Corrosão Aumentando a resistência da Condição Termodinâmica
Material metálico
Diminuindo a corrosividade do meio
Interpondo uma barreira entre o metal e o meio
Existem grupos de Métodos:1. Atuam sobre o fator termodinâmico - Proteção Catódica
• único método que pode reduzir a corrosão a “ ZERO”
2. Atuam sobre o fator cinético - Ex. Revestimentos
3. Atuam em ambos os fatores (Termod. + Cinética)
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4.1 Aumento da Resistência do Material Metálico.
Esse aumento pode ser conseguido de 3 formas:
1. Alteração da composição superficial por recobrimento metálico
2. Alteração da composição global • retirar ou reduzir elementos nocivos• adicionar elementos nobres
3. Alteração do Potencial de Corrosão- No sentido catódico - Proteção Catódica- No sentido anódico - Proteção Anódica
(Somente para metais apassiváveis Fe, Cr, Ni, Co, Ti, etc. )
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4.2-Recobrimentos Metálicos.
• É mais nobre que o metal base Maior resistência à Corrosão
• Forma um óxido ou outra película qualquer que é protetora
• Ajusta a nobreza de metais em contato galvânico
• Apresenta caráter anódico com relação ao metal base e protege-o
corroendo-se proteção catódica galvânica
Ex.: Zn sobre aço
Sn sobre aço - latas de conserva
Métodos
• Eletrodeposição (Eletroquímico ou químico)
• Imersão em metal fundido - Aço galvanizado
• Processos Termoquímicos - Cementação, Cladirização (Al)
• Aspersão Térmica - jato de metal fundido
• Deposição de metal vaporizado em Vácuo (PVD)
• Cladização - Colaminação - Ind. Aeronáutica
• Pintura - Revestimentos isolantes com ou sem pigmentação
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4.3-Proteção contra à Corrosão pela Alteração da Composição Global do material metálico.
Essa alteração pode ser realizada de 3 formas:
1. Acréscimo de novos elementos;
2. Retirada de elementos existentes;
3. Pela alteração da composição das fases existentes sem
alterar a composição química.
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4.4-Proteção Catódica.
A corrente catódica necessária à proteção pode ser obtida de 2 formas:
1. Ligando-se a estrutura a ser protegida no pólo negativo de um gerador de
corrente contínua. Proteção catódica por Corrente Impressa
2. Ligando-se a estrutura a ser protegida a um material metálico garantidamente
anódico no meio Proteção Catódica por Anodos de Sacrifício.
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4.4-Proteção Catódica.
O anôdo pode ser ativo (sucata de ferro) ou inerte (grafite, ferro silício, etc.)
Usos comuns:
• Cascos de navios tipo galvânico - Anodos de Zn + Pintura
• Tanques de armazenamentos e canalizações imersas
• Torres de Telecomunicação - Anodos de sacrifício ou por corrente
impressa.
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4.5-Proteção Anódica.
Alguns metais, tais como: Fe, Cr, Ni, co, Ti e suas ligas, em meios usuais,
apresentam um comportamento, onde se verifica a redução da corrosão
com o aumento de potencial dentro de certos limites - Passivação.
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4.5-Proteção Anódica.
Vantagens:
• Melhor controle
• Maior eficiência e economia quando os meios são muito agressivos
• Maior poder de penetração
Desvantagens:
• É aplicável somente a metais que se tornam passivados, no meio considerado
• Custo elevado
• Impossibilidade de reduzir a corrosão a zero
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4.5-Diminuição da Corrosividade do Meio.
A corrosividade do meio pode depender substancialmente da
presença de um determinado fator fator de controle.
Ex.:
Corrosão atmosférica - Umidade relativa.
Corrosão por combustíveis: - gasolina: teor de enxofre
- álcool: pH e Cl-
Corrosão em meio aquoso: - dureza Ca++ e ou Mg ++
- oxigênio dissolvido
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4.7 - Inibidores de Corrosão.
Substâncias puras ou misturas mais ou menos complexas
capazes de diminuir a velocidade das reações de corrosão.
Mecanismos de Ação:
V = I (Re + Rm) Re Rm V = I Re
V = (E c - c ) - (EA + A ) = EC - EA - ( c + A )
Re
ACAC EE )(
= I +--
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4.7 - Inibidores de Corrosão.
São inibidores substâncias capazes de reduzir “ I ” através de uma
ou mais das seguintes ações:
Aumento do Ea enobrecimento do potencial anódico;
Diminuição de Ec diminuição da nobreza do catodo;
Aumento da polarização anódica a ou Catódica c ou
ambas;
Aumento do Re;
A maioria dos inibidores comerciais atuam aumentando o Re
pela formação de películas de resistência elevada.
A concentração dos inibidores dependem do meio (presença de
agentes agressivos “Cl”, principalmente) e do sistema metálico
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4.7 - Inibidores de Corrosão.
* Corrosão por pites
Tabela 4.7.1. : Efeito da concentração do Cromato e Cloreto e da temperatura na corrosão
do aço carbono (duração do ensaio 14 dias, velocidade do c.p. 37 cm/s.
Na2 Cr2 02 2 H2 O g/l
0 0,1 0,5 1,0
% NaCl Temp C Velocidade de corrosão em mpy
0 20 21 0,1 0,2 0,0
75 36 14 * 0,4 0,2
95 17 11 * 0,4 0,0
0,002 20 26 0,6 0,0 0,0
75 67 5 * 0,2 0,0
95 21 17 * 5* 0,3
0,05 20 31 1,2 1,5 0,8
75 85 2 3 2
95 23 7 * 5 * 2
3,5 20 24 1,7 1,6 1,5
22,0 20 07 0,9 0,6 1,3
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4.7 - Inibidores de Corrosão.
Os apassivadores devem sempre ser usados acima de uma
concentração igual ou superior a um valor crítico .
Valores menores impedem uma apassivação homogênea de
toda a superfície corrosão por pites.
Outros indicadores, tais como os orgânicos tem a ação ou
mecanismo pouco conhecido.
Mecanismo mais aceito Adsorção.
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4.8 - Interposição de barreira entre o material metálico e o meio.
O último método de proteção contra a corrosão é o que se
baseia na aplicação ou formação local de uma película não
condutora que age como uma barreira entre o material metálico
e os agentes agressivos.
As películas não condutoras empregadas na proteção de
materiais metálicos podem ser:
Aplicadas.
Formadas localmente, pela transformação química parcial
da superfície metálica.
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4.8.1 - Películas protetoras aplicadas.
Incluem todas aquelas de materiais orgânicos ou inorgânicos que
independem da participação do metal base na sua composição.
Ex.: Vidro, cerâmica, cimento, plásticos, alcatrão e tintas, etc.
Vidro e Material cerâmico: esmaltação a fogo, usado na proteção
contra corrosão a elevada temperatura.
Baixa resistência a impacto fissuramento.
Cimento: Proteção do ferro(mesmo coeficiente de dilatação), muito
usado na proteção interna de tubulações aplicado por
centrifugação.
Boa resistência à meios aquosos neutros.
Baixa resistência à impacto e a choque térmico.
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4.8.1 - Películas protetoras aplicadas.
Alcatrão e Asfalto: Proteção contra corrosão pelo solo.
Ex. Tanques, oleodutos
Plásticos e elastômeros Inúmeros tipos com desenvolvimento
recente.
Deve-se estudar caso a caso para se especificar o revestimento
adequado em função de aderência no metal, resistência ao meio,
porosidade e propriedades mecânicas, quando for o caso.
Ex. Borracha, neoprene, cloreto de vinilas, PVC, ABS, Teflon, etc.
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4.8.1 - Películas protetoras aplicadas.
As películas de tintas, vernizes, esmaltes e lacas, constituem as
barreiras mais freqüentemente empregadas no combate à corrosão
atmosférica e pelos solos.
Quanto à composição tem-se:
Tintas pigmento + veículo + solvente + aditivos + carga
Vernizes veículo + solvente + aditivos + carga
Lacas pigmento (?) + resinas + solvente+ aditivos + carga
Esmaltes menor tempo de cura, maior dureza
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4.8.1 - Películas protetoras aplicadas.
Pigmentos Substâncias sólidas naturais ou artificiais, orgânicas
ou inorgânicas Conferem côr e tornam as películas menos
permeáveis e alguns tem ação inibidora (ZnCrO4, Pb3O4)
Outros exemplos: TiO2, PbCO3, ZnO, Fe2O3
Veículos Óleos naturais, resinas plásticas ( polímeros) que
polimerizam em contato com o ar.
Ex:Óleo de linhaça, resinas acrílicas, alquídicas, fenólicas, epóxi, etc.
Solventes Reduzir a viscosidade do veículo
Ex Álcoois, ésteres, cetonas,etc.
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4.8.1 - Películas protetoras aplicadas.
Aditivos Funções específicas: catalisadores de polimerização
das resinas, anti-oxidantes, anti-espumantes, fungicidas, etc.
Cargas Sólidos de baixo custo para substituir os pigmentos
reduzir o custo.
Qualidades que as tintas devem possuir:
I. Impermeabilidade ao vapor de água e ação inibidora
I. Algumas especiais proteção catódica ou galvânica
Ex. Borracha clorada ou poli-estireno pigmentadas com pó de zinco
(95% da película seca).
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4.8.2 - Películas protetoras formadas por Conversão Química.
Películas de natureza inorgânica, óxidos e sais, podem-se formar
sobre metais quando esses são mergulhados em soluções
aquosas que atacam (química ou eletroquímicamente) a
superfície. São porosas e requerem proteção adicional - Óleos,
graxas ou tintas.
As principais são:
I. Óxido de ferro ( Fe3O4) Formadas à elevada temperatura ou em
soluções concentradas alcalinas de nitratos, cloratos ou
persulfatos. Sobre a camada é aplicado óleo ou graxa.
Ex. Armas de fogo, autopeças ( molas, estampados, formados, etc).
II. Óxido de Alumínio ou Anodização( Al2O3) Formado pela
oxidação controlada.
Processo eletroquímico ( i 1A / dm2) em soluções diluídas. A película cresce 2 a 10x10- 6 mm 2,5 a 25 10- 3 mm
ao ar 1000 x anodizado
Após a anodização Selagem (fervura em solução diluída de cromatos)
Eliminar porosidades
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4.8.2 - Películas protetoras formadas por Conversão Química.
Cromatização - (Cromato de Zinco): Camada de conversão que se
forma pela imersão de peças de zinco, ou zincadas, em solução
aquosa com dicromato de sódio(200 g) e ácido sulfúrico (0,8% V).
Pode também ser empregada para cádmio, cobre e algumas de suas
ligas.
Fosfatização - Camada de conversão que ocorre, principalmente,
para o aço em solução de ácido fosfórico e fosfatos de zinco ou de
manganês, basicamente (demais agentes protegidos - Patentes)
Mecanismo - Processo de Conversão:
1. Metal se corroi ligeiramente em contato com a solução;
2. Os íons metálicos produzidos formam precipitados insolúveis que aderem no metal;
3. As porosidades são seladas com óleos ou graxas ou outros agentes
impermeabilizantes;;
Ex.: Indústria automobilística, eletroeletrônicos, decoração, compressores herméticos, etc
A fosfatização apresenta ainda características de lubricidade.
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
5 - CONCLUSÃO.
A CORROSÃO É UM FENÔMENO NATURAL E, POR
SER ASSIM, ELA NÃO PODE SER CONSIDERADA
BENÉFICA OU MALÉFICA.
NINGUÉM DEVERIA SE PREOCUPAR COM O
COMBATE À CORROSÃO, MAS SIM EM PROCURAR
ENTENDER MELHOR O FENÔMENO.
ENTENDER MELHOR A CORROSÃO E SEUS
MECANISMOS É O PONTO DE PARTIDA PARA SE
VIVER COM ELA, APROVEITANDO DOS SEUS
INÚMEROS BENEFÍCIOS E EVITANDO
TÉCNICAMENTE OS SEUS DANOS.