Corrosão Química Aplicada

5.CORROSÃO

5.1. Introdução

Em todo o mundo bilhões de dólares são gastos anualmente na prevenção e combate aos efeitos devastadores da corrosão que, depois de instalada, degrada e expõe a riscos estruturas e materiais especialmente o ferro e o aço.

A corrosão pode ser definida genericamente como um processo físico-químico complexo e espontâneo de desgaste acarretando uma diminuição na resistência dos materiais. O processo ocorre a partir do contato entre um agente de corrosão e uma superfície metálica.

Os principais fatores que intensificam a corrosão dependem das propriedades do metal como o potencial de oxidação, a pureza da amostra, o estado físico em que o metal se apresente, a solubilidade dos produtos resultantes das reações químicas e a tensão a que o material esteja exposto. Os fatores ambientais também podem aumentar a velocidade da corrosão como o tipo de atmosfera, a concentração de oxigênio e do íon metálico, a umidade relativa e a umidade crítica, a temperatura e o pH.

As principais reações envolvidas no mecanismo da corrosão podem ser resumidas a seguir :

Fe (s)                                                        Fe 2+(aq)  + 2 e –[pic 1]

½ O2 + H2O + 2 e –                                 2 OH –[pic 2]

2 Fe 2+(aq) + ½ O2 + H2O                         2 Fe 3+(aq) +  2 OH –[pic 3]

            2 Fe 3+(aq)  + 6 OH -                                 Fe2O3 + 3 H2O[pic 4]

Pelo fato do ferro ser um bom condutor de eletricidade, os elétrons produzidos por esta oxidação podem migrar através do metal para qualquer ponto no qual eles possam reduzir outro metal.

Podemos utilizar como exemplo a produção do aço a partir do minério ou óxido de ferro que é a forma mais estável que ocorre na natureza. Para conversão do ferro em aço é necessária muita energia conseguida através da queima do carvão coque em altos fornos. A altíssimas temperaturas, o óxido de ferro é convertido em ferro-gusa, pois o oxigênio é retirado por meio da reação com o carbono produzindo gás carbônico (CO2). O ferro puro ou gusa tem o seu teor de carbono diminuído na aciaria com a adição de outros metais que são usados para forjar a liga chamada de aço. Quando este aço, que é obtido através de muita energia, é submetido a intempéries, ele tende a se estabilizar espontaneamente (processo termodinâmico) voltando a sua condição natural de minério de ferro ou óxido férrico. O aço comum é muito sujeito à corrosão, mas existem aços especiais como o aço inoxidável, que resistem à corrosão, pela adição de cromo que lhe confere características de metal apassivado.

Passivação é a formação de uma camada ou película fina que protege o metal dos efeitos da corrosão, isolando-o dos agentes que a provocam. Podemos citar como exemplo a formação de hidróxidos férrico e ferroso, na reação do metal ferro em meio alcalino:

Fe + NaOH                        Fe (OH)2 ou Fe (OH)3  [pic 5]

(os hidróxidos insolúveis isolam o metal do contato com a água)

A maioria dos metais usados na engenharia são sensíveis a corrosão, dependendo da sua natureza química e do meio ambiente em que se encontram. Para minimizar este efeito pode-se utilizar materiais de custo elevado como o aço inoxidável ou então proteger os materiais com pintura adequada.

5.2. Tipos de corrosão

A corrosão pode ser dividida em:

• Corrosão a seco ou química: é de pouca importância do ponto de vista de manutenção porque a camada de óxido formada funciona como uma barreira de proteção. Se uma superfície metálica é colocada em presença de um gás, poderá haver reação entre os dois, sendo o gás o oxigênio temos a reação genérica:

Metal + O2                                óxido do metal[pic 6]

Na superfície do metal se formará uma película que pode ser permeável ou impermeável à difusão do oxigênio e, portanto, ao prosseguimento da corrosão. Esta reação de corrosão é lenta à temperatura ambiente e a superfície não sofre degradação substancial.

Se os óxidos formados são removidos da superfície por algum mecanismo, como por exemplo a abrasão, a oxidação continuará e a espessura do metal diminuirá. Em alguns metais como o alumínio a camada de óxido é fortemente aderente e compacta, por isso, inibidora da corrosão. No caso do ferro, o óxido formado apresenta maior volume e porosidade que o metal, desprendendo-se facilmente.

Os poluentes existentes em atmosferas industriais dão origem a produtos de corrosão de natureza diversa, de acordo com os gases presentes. Os mais comuns são os gases de enxofre (SO2, SO3 e H2S), o ácido clorídrico, HCl e o cloro, Cl2.

Em caso de ausência de umidade no ar, as tintas utilizadas para proteção contra corrosão devem ter a propriedade de formar um filme aderente e impermeável aos gases (inclusive o oxigênio), em um mecanismo conhecido como barreira.

Neste caso não há necessidade da aplicação de tinta de fundo inibidora de corrosão. Mas, atmosfera seca em nosso país tropical é muito difícil. Dependendo da região a umidade relativa do ar chega à média anual de 85%, por isso, a corrosão úmida ou eletroquímica é mais importante pois os gases citados em presença de umidade, tornam-se altamente corrosivos.

• Corrosão úmida ou eletroquímica: é a mais comum e a mais problemática, sendo o principal agente causador o eletrólito.

Em uma superfície metálica existem muitos pontos ou áreas com potenciais elétricos diferentes devido a fatores como impurezas, presença de diferentes metais de liga, zonas de tensão ou aeração diferenciada. Enquanto não há umidade, os referidos pontos permanecem como se fossem contatos elétricos abertos. Porém, na presença de umidade, com sais ou gases dissolvidos (eletrólitos), os circuitos se fecham e ocorre a formação de minúsculas células de corrosão.

Um exemplo bastante simples de pilha galvânica é constituída por 3 elementos principais que são: uma placa de cobre, outra de zinco e um meio eletrólito, que pode ser uma solução ácida, básica ou salina, que permita a movimentação dos íons. A pilha assim constituída será capaz de acender uma lâmpada porque existe uma diferença de potencial elétrico entre as placas de cobre e de zinco. O eletrólito completa a ligação com o movimento de íons eletricamente carregados.