Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales, Vol. 20, N°1, 2000, 63-66

EFEITO DO TRATAMENTO TÉRMICO NA CORROSÁO DAS LIGASDE ALUMÍNIO 2024 E 7050 EM MEIO SALINO

M. C. Pereira, C.A. M. Dutra, E. N. Codaro e R. Z. Nakazato

Grupo de Eletroquimica e Corrosiio, Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá - UNESPAv. Dr. Ariberto Pereira da Cunha 333, CEP 12500-000, Guaratinguetá, SP.- Brasil

codaro@&g.unesp.brnakazato@&g.unesp.br

Resumo

O objetivo deste trabalho foi estudar o efeito do tratamento térmico na resistencia a corrosáo dasligas de alumínio 2024 e 7050, utilizadas atualmente na indústria aeronáutica. As técnicas empregadaspara este propósito foram: exposicáo a névoa salina, variacáo de massa durante períodos prolongadosde imersáo, avaliacáo da deterioracáo superficial através de medidas de dureza Rockwell A e medidaseletroquímicas de potencial em circuito aberto. Todas estas técnicas conduziram aos mesmosresultados: 1) o recozimento pleno afeta de forma similar a resistencia a corrosáo das ligas Al(2024) eAl(7050) em meio de NaCl 5%(mlm), apesar destas apresentarem composicñes químicas diferentes; 2)estas ligas após o tratamento térmico resultaram ser menos resistentes a corrosáo.

Palavras-chaves: ligas de aluminio, ligas trabalhadas, materiais aeronáuticos, corrosiio salina.

Resumen

El objeto de este trabajo fue estudiar el efecto del tratamiento térmico sobre la resistencia a lacorrosión de las aleaciones de alumínio 2024 y 7050, utilizadas actualmente en la industria aeronáutica.Las técnicas empleadas para este propósito fueron: exposición a la niebla salina, variación de masadurante períodos prolongados de imersión, evaluación de la deterioración superficial através demedidas de dureza Rockwell Ay medidas electroquímicas de potencial em circuito abierto. Todas estastécnicas conducieron a los mismos resultados: 1) el recocimiento pleno afecta de forma similar laresistencia a la corrosión de las aleaciones AI(2024) y AI(7050) en medio de NaCI 5%(m/m), a pesar deestas tener composiciones químicas diferentes; 2) estas aleaciones después del tratamiento térmicoresultaron ser menos resistentes a la corrosión.

Palabras Clave: aleaciones de aluminio, aleaciones conformadas, materiales aeronáuticos, corrosiónsalina

1. Iatrodueáo

O alumínio apresenta elevada resistencia a corrosáoatmosférica devido a formacao espontánea de um filme deóxidos e/ou hidróxido que protege a superficie do metal.A natureza exata deste filme ainda é discutível, sendo estedestruído em solucóes fortemente ácidas ou alcalinas e empresenca de haletos [1,2]. O principal consumidor destemetal é a indústria aeronáutica e aeroespacial, no entantonao é usado puro devido a diminuieño da resistencia

mecánica a altas temperaturas, comumente existentes notransporte aéreo. As ligas mais usadas para este propósitosño as das séries 2XXX e 7XXX, onde os níveis deresistencia mecánica máxima sao obtidos porsolubílízacao e envelhecimento [3]. As ligas Al(2024) eAl(7050) apresentam maior dureza e resistencia a tracíloque o alumínio, porém menor resistencia a corrosaolocalizada, devido a presenea de diferentes fases de Al-Cuque atuam como ánodos com relaeáo a matriz [4,5]. As

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pesquisas desenvolvidas atualmente sáo direcionadas aoestudo do tratamento superficial, anodizacáo e inibicño dacorrosáo através de processos mais económicos e menostóxicos ao meio ambiente [6,7], no entanto a maioria dosprocedimentos e seus resultados ficam cativos nasindústrias ou estáo patenteados. O objetivo deste trabalhofoi estudar, através de diferentes técnicas, o efeito dotratamento térmico na resistencia a corrosao dessas ligas,sem revestimentos, quando sao expostas ao meio salino.

2. Materiais e Métodos

As ligas de alumínio 2024- T35l e 7050· T7451 foramfomecidas, na forma de placas, pela EMBRAER S.A.Suas composicñes químicas estño de acordo com asespecificacñes das normas americanas SAE-AMS QQ-A-250/4E e 4050E/1992, respectivamente (Tabela 1).

, . d li d ITabela 1- Composicño quirmca as igas e a umuuo% % % % % % % %Zn Mg Cu Zr Fe Mn Cr Si

Mim - 1,20 3,80 - - 0,30 - -2024

Max 0,25 1,80 4,90 0,05 0,50 0,90 0,10 0,50Mim 5,70 1,90 2,00 0,08 - - - -

7050Max 6,70 2,60 2,60 0,15 0,15 0,10 0,04 0,12

Parte dessas ligas foram submetidas a recozimentopleno num fomo mufla EDG-7000-3P-N, com o objetivode obter o máximo de amolecimento, independentementedo grau de dureza do material recebido. Segundo oprocedimento recomendado pela EMBRAER, ambas asligas foram aquecidas a IO°C/min até 415°C e mantidas aessa temperatura durante 120 mino O resfriamento para aliga Al(2024) foi realizado primeirarnente no fomo a~25°C/h até 26SoC e depois ao aro A liga AI(70S0) foiresfriada ao ar até temperatura ambiente, reaquecida até230°C durante 3600 min, e finalmente resfriada ao aro

Estes corpos-de-prova foram polidos mecanicamentecom lixas d'água de granulacáo 600 até 1200 mesh eposteriormente, com solucáo comercial de alumina 0,03um até que as superficies ficassem livres de riscos, aoserem observadas num microscópio óptico com aumentode 400 vezes. Antes de cada ensaio os corpos-de-provaforam limpados por imersáo em acetona, num dispositivode ultra-som durante 5 mino Os ensaios de corrosáo foramrealizados com o auxílio das normas técnicas ASTM.Como eletrólito utilizou-se NaCl 5% (mlm), solucño quetambém se utiliza na cámara de névoa salina (Salt Spray),um dos ensaios mais solicitados pelas empresasmontado ras de eletrodomésticos, automotivas,aeronáuticas, etc.. Diferentes tipos de técnicas foramaplicadas de forma comparativa e seqüencial:a) exposicáo a névoa salina em condicóes hidrodinámicasaceleradas (ASTM B 117--95). As medidas foram feitasnuma cámara EQUILAM SSE 500;

b) variacño de massa em condicóes estáticas de imersáo(ASTM G 31-72). Este ensaio foi realizado a temperaturade 21°±2°C e aeracáo natural. As medidas de massa foramrealizadas, antes e após a decapagem com ácidoH3P04+Cr03 (ASTM B 137-89), numa balance analíticaSARTORlUS de precisáo 0,1 mg;e) avaliacño da deterioracáo superficial através de medidasde dureza Rockwell A (ASTM E 18-97a). Estas medidasforam feitas em diversas regiñes das superficies com umdurímetro OTIO WOLPERT-WEKE, GmbH,Ludwigshafen RH;d) medidas de potencial em circuito aberto. Para estepropósito utilizou-se urna célula eletroquímica de trescompartimento s com um eletrodo de referencia deAglAgCl, KClsat.(0,197 V vs, ENH) e um contra-eletrodode platina. As medidas foram realizadas a temperatura de21°±2°C e aeracño natural. O equipamento utilizado nasmedidas foi um potenciostato EG&G INSTRUMENTSPAR 283 o qual está acoplado a um computador para ocontrole e processamento dos dados.

3. Resultados e Discussio

As ligas como recebidas e as recozidas foramsubmetidas ao ensaio de cámara de névoa salina. Dainspecño visual das superficies se conclui que todas asligas apresentaram corrosáo localizada no tempo mínimode exposicño estabelecido pela norma (24 h).

As ligas também foram imersas na solucño salina e avariacño de massa foi estudada com o tempo. Os produtosde corrosáo insolúveis no meio salino formararn um filmeaderente sobre a superficie das ligas. Estes produtosresultararn ser insolúveis em água, o que permitiu alavagem dos corpos-de-prova até teste negativo dec1oretos. As curvas na figura 1 apresentam duastendencias gerais que podem ser interpretadas como: aestabilizacño de um filme sobre as ligas recebidas e ocrescimento continuo de outro filme mais poroso sobre asligas recozidas. Os pH das solucñes nestes casosaumentaram duas unidades, sendo o pH final F:J7,9.Emtermos gerais, a dissolucáo de um metal é mais fácil emmeio ácido [8] como apresenta inicialmente a solucáo. Areacáo dos cátions formados neste processo com o meioaquoso pode produzir hidróxidos como Al(0H)3 [KpsF:J1O-33],CU(0H)2 [KpsF:JIO-2°1,Zn(OH)2 [KpSF:JlO-t4] eMg(OHh [KpsF:Jl0-1I

] [9], todos bases fracas que pordissociacáo provocam aumento do pH. Os produtos dacorrosáo forarn removidos de cada liga e seráo objetos deanálises de um próximo estudo.

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o 30 15060 90 120

tldFig. 1 - Variacéo de massa das ligas de aluminio durante o

tempo de imersíio .

Considerando que as ligas estudadas contém ~O% dealumínio, o método de decapagem em meio ácido usadoem alumínio anodizado (ASTM B 137-89) também foipraticado nas ligas após cinco meses de ímersao. Asperdas de massa foram: Al(2024) 1,4%, AI(2024)r 1,9%,Al(7050) 1,4% e Al(7050)r 1,7%. Esses valores saomaiores áqueles mostrados na figura 1, provavelmentedevidoa dissolucño parcial da matriz durante adecapagem. No entanto, os resultados indicam urna menorresistencia a corrosáo das ligas recozidas.

Medidas de dureza Rockwell A podem constituir umbom critério para avaliar a deterioracáo superficial demetais ou ligas susceptíveis a corrosño. Aquelas pecas oucomponentes que estilo unidos por meio de parafusos ourebites, geralmente sofrem perda de dureza na superficiede contato, devido a corrosáo localizada, colocando emrisco a estrutura metálica da qual formam parte. Na tabela2 pode observar-se a perda de dureza provocada pelorecozimento e pela corrosáo, sendo a primeira maisacentuada que a segunda. A perda de dureza, provocadapela corrosáo, foi mínima para 7050 em seu estadooriginal e foi máxima em seu estado recozido.

Tabela 2 - Medidas de dureza Rockwell A nas ligas antes e apóscinco meses de imersíio

Liga de Dureza Liga de Durezaalumínio média aluminio média

2024 45,2 7050 49,32024 corroída 41,0 7050 corroída 48,3

2024r 11,8 7050r 18,32024r corroída 9,8 7050r corroída 12,5

As medidas de potencial em circuito aberto durante otempo de imersáo tém como objetivo avaliar ocomportamento eletroquímico das ligas no meio estudado,sem passagem de corrente elétrica (figura 2). As curvas

obtidas com as ligas AI(2024), AI(7050) e AI(7050)rpodem ser interpretadas como o crescimento de um filmesuperficial durante os primeiros minutos de imersáo atéalcancar o equilíbrio termodinámico entre as espécies queintervém no processo de corrosáo, estabilizando-se opotencial. No entanto, na liga AI(2024)r a diminuicáoinicial e posterior aumento do potencial está associadocom a dissolucáo do metal e/ou filme e a simultáneaformacao de um filme mais resistente ao meio. O ruídonas medidas é freqüentemente associado a pites,provavelmente provocados pelo íons cloreto sobre o sítiosmais ativos de cada superficie. Ao finalizar as medidasnño houve mudanca significativa de pH sugerindo poucavariacéo na concentracño de gases dissolvidos noeletrólito. Os valores de estabilizacño do potencialindicam um comportamento menos nobre das ligasquando sáo recozidas.

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4 5 62

Figura 2 - Medidas de potencial em circuito aberto

4. Conclusóes

O efeito do tratamento térmico na resistencia acorrosáo salina das ligas de aluinínio, utilizadasatualmente na indústria aeronáutica, foi estudado atravésde diferentes técnicas conduzindo aos mesmos resultados.

As ligas de aluminio AI(2024) e AI(70S0) comorecebidas e recozidas nllo passaram no teste da cámara denévoa salina no tempo mínimo estabelecido pela normaASTM. .Estas ligas também sofreram corrosao emcondieóes estáticas de imersáo e os produtos formadosprovocaram o aumento em duas unidades o valor de pHdas solueóes salinas, sendo este após cinco meses deimersáo f'l!.7,9. As variacóes de massas durante o tempo deimersáo indicam que os filmes formados, sobre as ligasrecebidas e sobre as recozidas, crescem através dediferentes mecanismos.

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Medidas de dureza Rockwell A constituíram mais umparámetro para avaliar a deterioracño superficial. De ummodo comparativo, a perda de dureza provocada pelacorrosáo foi menor em AI(7050) e maior em AI(7050)r.O recozimento pleno afeta de forma similar a

resistencia a corro silo das ligas AI(2024) e AI(7050) emmeio de NaCI 5%(m/m), apesar destas apresentaremcomposicóes químicas diferentes. As ligas ap6s otratamento térmico sao menos resistentes a eorrosáo.Medidaseletroquímicas de potencial em circuito abertotambém conduzem a estes resultados.

Agradecimentos.- Os autores desejam agradecer aFAPESP (processo nI! 98/14969-1) por financiar estetrabalho.

5. Referencias

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