Quando você vê algum metal enferrujado na sua casa não é algo muito bom de se ver. O que exatamente está acontecendo com esse metal? O processo que está envolvido nessa ferrugem se chama corrosão. Aprender sobre esse processo e sobre os tipos diferentes de corrosão te ajudará a melhor compreender como ocorrem os processos químicos.

O que é corrosão?

A corrosão é um processo através do qual os metais nos estados manufaturados retornam aos seus estados naturais de oxidação. Este processo é uma reação de redução-oxidação na qual o metal está sendo oxidado por seu meio, freqüentemente o oxigênio no ar. Esta reação é tanto espontânea quanto eletroquimicamente favorecida. A corrosão é essencialmente a criação de células voltaicas, ou galvânicas, onde o metal em questão atua como um ânodo e geralmente se deteriora ou perde a estabilidade funcional.

Corrosão é uma ocorrência comum, como a oxidação e descamação de uma peça antiga de ferro. Aqui vamos explorar o processo pelo qual a corrosão ocorre e as diferentes maneiras que a corrosão indesejada pode ser controlada. Energia, muitas vezes grandes quantidades, são derramadas em ganhar os metais desejados de seus minérios naturais; fabricação de alguns produtos de metal pode ser muito caro. A corrosão provoca a deterioração dos produtos manufaturados, danificando sua estrutura e, finalmente, tornando o produto inútil. Permitir a corrosão não é rentável e pode inibir a produtividade; Entender e prevenir a corrosão é importante para manter infraestruturas e máquinas ou quaisquer produtos que enfrentam corrosão.

Condições para corrosão de metais

Existem três componentes principais necessários para a corrosão:

  • Metal (exemplo: ferro)
  • Oxigênio (geralmente da atmosfera)
  • Um eletrólito (normalmente água)

Muitos metais usados ​​na produção ocorrem naturalmente em um minério e, portanto, devem ser separados, levando a uma estabilidade reduzida. Esses metais, como o ferro, retornarão espontaneamente aos seus estados naturais. Os produtos da corrosão freqüentemente refletem o estado natural do metal, tanto fisicamente quanto de acordo com os estados de oxidação. A colocação do metal na série galvânica contribuirá para a sua probabilidade de corrosão; quanto mais alto for um metal da Série Galvânica, menor a probabilidade de corroer. Este efeito é amplificado quando dois metais em extremidades opostas da série galvânica estão em contato: o metal mais alto aumentará sua resistência, enquanto o inferior irá corroer mais, como visto em ânodos de sacrifício. Áreas particulares de tensão ao longo da área da superfície do metal enfrentarão a corrosão mais rapidamente, porque esse metal é mais ativo do que o restante do metal sem restrições. Outros fatores ambientais contribuem para a corrosão, como pH, concentração de sal e concentração de oxigênio, juntamente com a velocidade da água e da temperatura.

Definição de corrosão

A corrosão é um processo químico que é fácil de compreender, e importante ser compreendido para o conhecimento de ciências. (Foto: ProProfs)

Como a corrosão ocorre?

A corrosão pode ocorrer de duas maneiras gerais; sobre toda a superfície do metal (Corrosão Generalizada), ou em pontos ou áreas locais (Corrosão Localizada).

Corrosão Generalizada: Normalmente nunca acontece, além de condições ácidas. Essa corrosão uniforme em toda a superfície do metal é rara e leva a um desbaste geral que tem pouco efeito fora das condições de fadiga e estresse.

Corrosão localizada: A forma mais comum e mais prejudicial de corrosão localizada. Ocorre quando o ataque acontece em um único local na superfície e cria um buraco, ou pequena cavidade, no metal. Este tipo de ataque por corrosão é difícil de evitar, prevenir, e muitas vezes difícil de detectar antes que a falha estrutural seja atingida devido a rachaduras. Tubos são frequentemente comprometidos devido à corrosão.

Corrosão eletroquímica

A corrosão ocorre por meio de uma série de reações de redução-oxidação, semelhantes às de uma bateria. O metal que está sendo corroído age como o ânodo; o metal é oxidado, formando íons metálicos e elétrons livres. Os elétrons livres reduzem o oxigênio, muitas vezes formando hidróxido, e proporcionando uma reação catódica complementar. A dissolução do metal no ânodo tem dois resultados possíveis; os íons metálicos podem entrar em solução, tornando-se hidratados, ou os íons metálicos podem formar um composto sólido que se acumula na superfície. No primeiro caso, pode ocorrer mais oxidação dos íons metálicos e pode formar-se um poço aberto. Neste último caso, uma barreira protetora pode ser formada e a coleta de íons metálicos sólidos inibirá a corrosão adicional.

Reação:

Fe2 + (aq) + 2OH− (aq) ⟶Fe (OH) 2; (s) (1)

4Fe (OH) 2 (s) + O2 (g) + 2H2O (l) ⟶Fe (OH) 3 (s) (2)

Corrosão galvânica

A corrosão galvânica envolve dois metais que são eletroquimicamente diferentes e um eletrólito para transportar uma corrente elétrica. As reações subsequentes modelam uma célula galvânica; reações de redução-oxidação ocorrem de maneira similar às das baterias. Normalmente, o metal que é mais baixo na Série Galvânica atuará como o ânodo e se corroerá mais rápido do que sem a presença do segundo metal, enquanto o segundo metal ganhará uma resistência mais forte à corrosão. Essas reações e suas direções podem mudar ou ser alteradas devido ao ambiente.

Prevenção de corrosão

A corrosão pode ser evitada com o uso de vários produtos e técnicas, incluindo pintura, ânodos de sacrifício, proteção catódica (galvanoplastia) e produtos naturais da própria corrosão.

Pintura: A tinta forma uma barreira entre o metal e o ambiente, ou seja, protegendo o metal da umidade.

Ânodos sacrificiais: Utilização de um metal mais baixo na Série Galvânica a ser atacado primeiro, em vez do metal em uso. O ânodo de sacrifício pode ser substituído conforme necessário.

Passivação: Alguns processos de corrosão criarão compostos metálicos sólidos que revestirão o local inicial da corrosão e evitarão mais corrosão naquele local.

Proteção Catódica: Na ilustração abaixo, o ferro é revestido com uma camada fina de zinco que age como uma camada sacrificial para o ferro. Em vez de o ferro corroer, o Zn atua como ânodo sacrificial na célula e protege o ferro.

Tipos de corrosão

Existem muitos tipos diferentes de corrosão, cada um dos quais pode ser classificado pela causa da deterioração química do metal. Vejamos os tipos mais comuns=:

Corrosão generalizada

Também conhecida como corrosão por ataque uniforme, a corrosão generalizada é o tipo mais comum de corrosão e é causada por uma reação química ou eletroquímica que resulta na deterioração de toda a superfície exposta de um metal. Em última análise, o metal se deteriora até o ponto de falha. A corrosão generalizada é responsável pela maior quantidade de destruição de metal pela corrosão, mas é considerada uma forma segura de corrosão, devido ao fato de ser previsível, gerenciável e frequentemente evitável.

Corrosão localizada:

Ao contrário da corrosão generalizada, a corrosão localizada visa especificamente uma área da estrutura metálica. Pode ocorrer quando um pequeno buraco, ou cavidade, se forma no metal, geralmente como resultado da passivação de uma pequena área. Esta área torna-se anódica, enquanto parte do metal restante torna-se catódica, produzindo uma reação galvânica localizada. A deterioração desta pequena área penetra no metal e pode levar a falhas. Esta forma de corrosão é muitas vezes difícil de detectar devido ao fato de que geralmente é relativamente pequena e pode ser coberta e escondida por compostos produzidos por corrosão. Semelhante à esse primeiro tipo, uma fenda ocorre em um local específico e também pode resultar em corrosão. Este tipo de corrosão é freqüentemente associado a um micro-ambiente estagnado, como aqueles encontrados sob juntas e arruelas e grampos. Condições ácidas ou depleção de oxigênio em uma fenda podem levar à corrosão em fresta. Também ocorrendo sob superfícies pintadas ou laminadas quando a água rompe o revestimento, a corrosão filiforme começa com pequenos defeitos no revestimento e se espalha para causar fraqueza estrutural.

Corrosão galvânica

A corrosão galvânica, ou corrosão de metais diferentes, ocorre quando dois metais diferentes estão localizados juntos em um eletrólito corrosivo. Um par galvânico forma-se entre os dois metais, onde um metal se torna o ânodo e o outro o cátodo. O anodo, ou metal sacrificial, corrói e se deteriora mais rapidamente do que sozinho, enquanto o cátodo se deteriora mais lentamente do que seria de outra forma. Três condições devem existir para a corrosão galvânica ocorrer:

  • Metais eletroquimicamente dissimilares devem estar presentes
  • Os metais devem estar em contato elétrico
  • Os metais devem ser expostos a um eletrólito

Craqueamento Ambiental

O craqueamento ambiental é um processo de corrosão que pode resultar de uma combinação de condições ambientais que afetam o metal. Condições químicas, de temperatura e relacionadas ao estresse podem resultar nos seguintes tipos de corrosão ambiental:

  • Craqueamento por Corrosão por Tensão
  • Fadiga de corrosão
  • Craqueamento Induzido por Hidrogênio
  • Fragilização por metal líquido

Corrosão Assistida por Fluxo

A corrosão assistida por fluxo, ou corrosão acelerada por fluxo, ocorre quando uma camada protetora de óxido em uma superfície metálica é dissolvida ou removida pelo vento ou pela água, expondo o metal subjacente a uma corrosão e deterioração adicionais.

  • Corrosão assistida por erosão
  • Impacto
  • Cavitação

Corrosão intergranular

A corrosão intergranular é um ataque químico ou eletroquímico nos limites dos grãos de um metal. Muitas vezes ocorre devido a impurezas no metal, que tendem a estar presentes em conteúdos mais elevados próximos aos limites dos grãos. Esses limites podem ser mais vulneráveis ​​à corrosão do que a maior parte do metal.

De-ligamento

De-ligamento ou lixiviação seletiva, é a corrosão seletiva de um elemento específico em uma liga. O tipo mais comum de de-liga é a deszincificação do latão não estabilizado. O resultado da corrosão em tais casos é um cobre deteriorado e poroso.

Corrosão por atrito

A corrosão por atrito ocorre como resultado de desgaste repetido, peso e / ou vibração em uma superfície irregular e áspera. Corrosão, resultando em sulcos e sulcos, ocorre na superfície. A corrosão por atrito é freqüentemente encontrada em máquinas de rotação e impacto, montagens e rolamentos aparafusados, bem como em superfícies expostas à vibração durante o transporte.

Corrosão de alta temperatura

Os combustíveis utilizados em turbinas a gás, motores a diesel e outras máquinas, que contêm vanádio ou sulfatos, podem, durante a combustão, formar compostos com baixo ponto de fusão. Estes compostos são muito corrosivos contra ligas metálicas normalmente resistentes a altas temperaturas e corrosão, incluindo aço inoxidável. A corrosão em alta temperatura também pode ser causada por oxidação em alta temperatura, sulfidação e carbonização.

Ficou alguma dúvida sobre o estudo da química da corrosão? Deixem nos comentários suas perguntas!

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