Corrosão
Keywords: Corrosão, Alumínio, Atmosfera, Aço (metal), Bauxita, Cerâmica, Ciência, Cromo, Eletrólise, Ferro
A corrosão é uma alteração físico-química que o ambiente produz sobre os objetos manufaturados, excluindo os efeitos puramente mecânicos. Os exemplos mais conhecidos são as alterações químicas que o ar exerce sobre os metais ou suas ligas metálicas. Na realidade, a corrosão é um fenômeno muito mais amplo afetando todos os materiais ( metais , cerâmicas , polímeros e outros ) submetidos a todos os ambientes ( meio aquoso. atmosfera, temperatura e outros ).
A corrosão é um problema industrial importante pois, além de causar acidentes pela ruptura dos materiais, representa um custo elevado. Calcula-se que em poucos segundos dissolve-se 5 toneladas de aço no mundo. Estima-se que o custo econômico resultante da corrosão ultrapasse aos 2% do produto interno bruto de um país.
A corrosão é um campo das ciências naturais que envolvem fenômenos físicos e químicos denominada físico-química.
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Corrosão dos metais
A corrosão dos metais é um fenômeno natural, salvo em raras exceçõe, como o ouro e o ferro encontrados nos meteoritos. Na Terra os metais são encontrados na forma de óxidos como, por exemplo, o alumínio na bauxita, o ferro na hematita e muitos outros.
Desde a pré-história,a metalurgia tem consistido em retirar os metais dos seus óxidos utilizando baixos fornos e, atualmente, através do uso de altos fornos. Químicamente o processo consiste em reduzir os metais dos óxidos utilizando agentes redutores em elevadas temperaturas.
A corrosão é o retorno natural dos metais a sua condição original de óxidos com a interfência do meio ambiente.
A corrosão é uma reação química de oxiredução na qual intervem dois fatores:
- A peça manufaturada e
- o ambiente.
O ferro, por exemplo, em contato com o ambiente ( ar úmido ou água com oxigênio dissolvido ) sofre corrosão, processo que ocorre em duas etapas:
Na primeira etapa, o conjunto oxigênio, água e ferro funciona como uma pilha ocorrendo uma transferência de elétrons do ferro para o meio ( água e oxigênio ) através do próprio metal.
- O ferro oxida ( perde elétrons ):
- Fe - 2 elétrons --> Fe2+
- Através do ferro estes elétrons são transferidos para o meio ( oxigênio e água ) que sofrem uma redução ( ganho de elétrons ):
- H2O + 1/2 O2 + 2 elétrons --> 2 OH-
- O Fe2+ obtido da oxidação e os íons OH- resultantes da redução combinam-se produzindo hidróxido ferroso:
- Fe2+ + 2 OH- --> Fe(OH)2
Na segunda etapa o hidroxido ferroso em presença do oxigênio e água transforma-se num óxido hidratado denominado ferrugem:
- 2 Fe(OH)2 + 1/2 O2 + x H2O --> Fe2O3.xH2O
O óxido férrico hidratado obtido ( ferrugem ) desprende-se do metal permitindo a continuação da corrosão.
Alguns metais como alumínio, níquel, zinco e outros , quando expostos ao ambiente, também sofrem corrosão. Entretanto, o óxido produzido na superfície do metal fica aderido protegendo-o, impedindo que a corrosão continue.
O termo aço inoxidável ( liga metálica que contém ferro ) é impróprio por duas razões:
- este tipo de aço contém elementos metálicos como (cromo e níquel) que se oxidam; esta capa de óxido produzida confere proteção ao aço.
- não estão protegidos de ambientes altamente corrosivos.
Dependendo da composição e do tipo de tratamento existem múltiplas variedades de aços ditos inoxidáveis ( "304", "304L", "316N" e outros ). Cada tipo de aço é criado para cada tipo de ambiente.
Proteção contra a corrosão
A proteção contra a corrosão depende do material utilizado, da concepção da peça ( forma, tratamento, montagem ) e do ambiente. Controlando-se estes três parâmetros responsáveis pela corrosão pode-se influir na reação química do processo, evitando ou retardando a corrosão.
Escolha do material
A primeira idéia é escolher um material que não sofra corrosão no ambiente considerado. Pode-se utilizar materiais como os aços inoxidáveis, alumínio, cerâmicas, plásticos e outros.
Concepção da peça
Na concepção da peça deve se evitar as zonas de confinamento, contatos entre materiais diferentes e as heterogeneidades em geral.
Deve ser previsto o tempo de diminuição da resistência mecânica da peça como resultado da corrosão. O processo exige uma manutenção preventiva da peça e, por último, adotar a sua substiuição.
Controle do ambiente
Num meio fechado ( envolto em água ou outro material , por exemplo ) pode-se controlar os parâmetros que influem na corrosão: composição química ( particularmente a acidez ), temperatura, pressão e, pode-se agregar produtos chamados inibidores de corossão. Entretanto, este tipo de solução nem sempre é viável.
Num meio aberto ( contato com a atmosfera, mar e outros ) pode-se retardar ou impedir que a reação ocorra:
Impedir a reação química
Existem dois meios para impedir que ocorra a reação química:
- Isolar a peça do ambiente através de uma pintura, cobrindo-a com um material plástico ou dando-lhe um tratamento de superfície através de processos como eletrodeposição ( zincagem, niquelagem ou outro).
- Anexar a peça uma outra peça com potencial de oxidação maior para perturbar a reação. É o princípio do ânodo de sacrifício. O processo consiste em colocar junto a peça que se quer proteger um metal que sofre corrosão mais facilmente que o material da peça. Desta maneira, o metal colocado junto a peça sofre oxidação no lugar da peça útil. Com o tempo, devido a deterioração, este metal de sacrifício deve ser substituido.
Nos materiais metálicos colocados em meio aquoso ou confinados abaixo do solo ( cabos subterrrâneos, cascos de barcos , etc ) acopla-se um metal que oxida ( perde elétrons ) mais facilmente, evitando a corrosão do material que se quer proteger.
Nas peças metálicas expostas a atmosfera o ideal é proteger a superfície da peça através de pintura, plastificação ou recobrir com capas metálica que resistem bem ao processo de corrosão.
Veja também
Categoria: Físico-química
Categoria: Eletroquímica
categoria: Reações químicas