Disciplina 5397 – Eletroquímica e Corrosão

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1 Disciplina 5397 – Eletroquímica e Corrosão
Universidade Federal de Goiás Instituto de Química Disciplina 5397 – Eletroquímica e Corrosão

2 Corrosão passivação inibição Proteção contra corrosão

3 Bibliografia Vicente Gentil - Corrosão – LTC
Stephan Wolynec – Técnicas Eletroquímicas em Corrosão – Edusp. Haroldo de Araújo Ponte – Fundamentos da Corrosão. Ana M Brett e Christospher M. Brett – Electrochemistry

4 Passivação O que é? Passivação é a modificação do potencial de corrosão de um eletrodo, no sentido de menor atividade Mais catódico = mais nobre A passivação acontece devido a formação de um filme de produto da reação de corrosão, este filme é denominado passivante.

5 Os principais metais e ligas metálicas que formam filme passivante são:
Cr Ni, Ti, aço inox  são passivantes na maioria dos meios corrosívos e na atmosfera. Chumbo se passiva em ácido sulfúrico Pb + H2SO4  PbSO4 +2e- + 2H+ A maioria dos metais se passiva em meio básico. Exceção : metais anfóteros (Sb, Sn, Pb, Zn, Al)

6 É possível verificar com um experimento simples:
Fe se passiva em ácido nítrico concentrado e não se passiva em ácido nítrico diluído. É possível verificar com um experimento simples: H2(g) Ao colocar uma peça de aço em HNO3 concentrado observa-se desprendimento de bolhas (H2(g), mas após um tempo a reação para (não há desprendimento de hidrogênio) Mesmo que a peça seja colocada em outro ácido (HCl) ela não é atacada (não corrói) – fica passivada HNO3

7 Também é possível verificar com um experimento simples:
Por outro lado, em ácido sulfúrico, o Fe é atacado e se corrói completamente. Também é possível verificar com um experimento simples: Ao se colocar uma peça de ferro em ácido sulfúfico observa-se o desprendimento de bolhas (H2(g)) H2 As reações são: 2H+ + 2e-  H2 (g) (desprendimento de hidrogênio) Fe + 2H+  Fe2+ + 2e- (oxidação do Ferro) Fe2+ + 2H+  Fe2+ + H2(g) (reação global) H2SO4

8 Curvas de polarização Curvas de polarização é quando se aplica um sobrepotencial ao eletrodo, o que modifica o potencial em relação ao potencial de equilíbrio. A curva de polarização pode ser obtida de dois modos. Galvanostático Potenciostático

9 Galvanostático No modo galvanostático controla-se a corrente que circula no sistema. Para controlar a corrente usa-se um conjunto de resistências, e mede-se a variação do potencial. Esse procedimento é bastante simples e antigo.

10 Potenciostático No modo potenciostático é controlado o potencial e mede a corrente que flui através do eletrodo. Para esse procedimento é necessário um potenciostáto, esse aparelho pode controlar e variar o potencial no sentido anódico ou catódico em relação ao eletrodo de referência.

11 A curva de polarização obtida galvanostaticamente é semelhante à curva de polarização obtida potenciostáticamente. Potencial anódico e catódico Curva de polarização anódica e catódica Característica me metais que não se passivam

12 Os fenômenos de polarização assumem grande importância na cinética de corrosão eletroquímica.
Curva de polarização anódica de um metal que se passiva

13 Proteção contra a corrosão
Os materiais metálicos podem ter resistência própria contra a corrosão e podemos ampliar essa resistência por técnicas de proteção contra a corrosão.

14 A resistência dos metais, contra a corrosão, está associada ao fato destes, mesmo quando exposto ao meio corrosivo, apresentam baixas taxas de corrosão, e ainda, podem ser controladas. Controlar a corrosão consiste em controlar a velocidade de corrosão, ou seja, a velocidade de desgaste (degradação) da peça

15 Controlar a corrosão eletroquímica significa paralisar ou diminuir a intensidade das pilhas de corrosão. Os fenômenos mais importantes na resistência à corrosão são a polarização e a passivação. Os fenômenos de polarização que acompanham os processos corrosivos podem ser acelerados com inibidores, proteção catódica, revestimentos, outros

16 Os fenômenos de passivação conferem ao material um comportamento de maior nobreza e podem ser acelerados pelo uso de proteção anódica e modificação no meio corrosivo, como o pH. O controle da corrosão eletroquímica pode ser anódico, catódico ou misto

17 Resistência à corrosão eletroquímica
Os metais possuem resistência própria a determinados meios corrosivos. Esta resistência está associada à passivação do metal. A passivação é função da composição química do metal e do meio corrosivo.

18 Alguns materiais tem baixa resistência à corrosão e são muito utilizados.
A resistência desse materiais pode ser ampliada com técnicas de proteção anticorrosiva que promovem a passivação ou a polarização do metal. Algumas das técnicas utilizadas para aumentar a resistência contra a corrosão são: revestimentos, inibidores de corrosão, modificação do meio, proteção catódica, proteção anódica e controle de projeto.

19 revestimento Os revestimentos constituem uma película colocada sobre o metal. Esse revestimento fica entre o metal e o meio corrosivo ampliando a resistência contra a corrosão do metal. Essa película pode dar ao material um comportamento mais nobre, como é o caso das película metálicas mais catódicas que o metal base (placa).

20 Uma das principais funções do revestimento é atuar como uma barreira entre o metal e o meio corrosivo, assim aumentar a resistência de contato das áreas anódicas e catódicas das pilhas de corrosão. Os revestimentos podem ser metálicos, não metálicos, inorgânicos ou orgânicos

21 Inibidores de corrosão
O aumento da resistência à corrosão pelo uso de inibidores de corrosão consiste em uma técnica muito utilizada, principalmente quando o meio corrosivo é líquido e trabalha em circuito fechado. Os inibidores são compostos químicos adicionado ao meio que promovem polarização anódica ou catódica, ou são formadores de película que aumentam a resistência de contato das áreas anódicas e catódicas das pilhas de corrosão

22 Mecanismo de atuação do inibidor
Geralmente são compostos contendo N ou S na estrutura e estes ficam fortemente adsorvido na superfície metálica provocando um bloqueio da superfície e afetando a velocidade de corrosão.

23 Alguns tipo de inibidores são:
Inibidor anódico – composto que formam produtos insolúveis nas área anódicas, produzindo polarização anódica Inibidor catódico – compostos que formam produtos insolúveis nas áreas catódicas, produzem polarização catódica Inibição por barreira – são compostos que tem a propriedade de formar película por adsorção na superfície metálica Sequestradores de oxigênio – são compstos que reagem com o oxigênio promovendo desaeração do meio corrosivo.

24 Principais aplicações de inibidores:
Destilação de petróleo Tratamento de água Sistemas de oleodutos e gasodutos

25 Técnicas de modificação do meio corrosivo
Além dos inibidores que agem através do meio corrosivo há outra técnica importante de modificação do meio, dentre elas: desaeração e o controle do pH. A desaeração é a retirada do oxigênio, isso porque o O2 é um agente despolarizante, com a retirada de O2 favorece a polarização catódica e consequentemente, diminuição da intensidade do processo corrosivo.

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27 Substâncias como hidróxidos, carbonatos, silicatos, boratos e fosfatos terciários de metais alcalinos são inibidores anódicos, porque reagem com os íons metálicos Mn+ produzidos no anodo, formando produtos insolúveis que têm ação protetora. Esses produtos são quase sempre de hidróxidos, resultando o íon OH- da hidrólise dos inibidores citados. Exemplificando-se com os carbonatos, tem-se a sua hidrólise com formação de íon hidroxila, de acordo com a reação, CO H2O  2OH- + H2CO3 Mn+ + nOH-  M(OH)n

28 Controle de corrosão na fase de projeto
O aumento da resistência à corrosão através de práticas de proteção anticorrosiva adotadas na fase de projeto é uma das mais importantes formas de controle de corrosão. Este aumento de resistência pode ser obtido por duas formas: Adotando práticas que minimizem os problemas de corrosão Utilizando técnicas de proteção corrosiva

29 Técnicas de proteção anticorrosiva
Materiais metálicos resistentes a corrosão são aqueles que formam películas protetoras. Projetar materiais que formem películas protetoras em um determinado meio corrosivo Por exemplo – adição de cromo em aços aumenta a resistência à corrosão (em função da temperatura)

30 A adição de Cromo ao aço aumenta a resistência contra a corrosão em elevadas temperaturas
Temperatura (oC) 0,75 -1,0 540 2 - 3 600 4 – 6 650 7 – 9 700 13 – 16 750 17 – 20 850 21 – 24 1000 22 – 25 1100 A adição de Ni nos aços também aumenta a resistência à corrosão em atmosferas oxidantes livres de enxofre.

31 Práticas que minimizam a corrosão
Fendas – podem acumular sujeira e umidade Solução – utilizar perfil T ou outra geometria

32 Práticas que minimizam a corrosão
Fendas – umidade penetra nas fendas solução – utilizar selante, ou cordão de soldas

33 Práticas que minimizam a corrosão
Frestas – Potencial ponto de corrosão solução – Eliminar frestas por soldagem ou selante

34 Práticas que minimizam a corrosão
Posicionamento das peças Desfavorável (potencial corrosão) Favorável

35 Práticas que minimizam a corrosão
Reforços acumulam água e sujeira Solução – remover o acúmulo de água e sujeira

36 Práticas que minimizam a corrosão
Cantos vivos e soldas descontínuas Solução - Cantos arredondados e soldas contínuas

37 Proteção contra a corrosão
Revestimentos A pintura de uma peça metálica com resina polimérica tem a finalidade de desfavorecer a formação de uma célula galvânica responsável pelo processo corrosívo. A película orgânica toma a superfície do metal impermeável à umidade diminuindo drasticamente a quantidade de eletrólito o que aumenta o efeito resistivo (proteção ohmica)

38 Proteção contra a corrosão
Revestimentos O recobrimento da superfície por um metal mais nobre impede o contato direto do metal de base com o ambiente corrosivo. Metal mais nobre tem um potencial de oxiredução superior ao metal base. Neste caso o efeito é o deslocamento da curva anódica para cima. O deslocamento será tanto maior quanto mais nobre for o metal depositado

39 Proteção anódica e catódica
Nas situações onde é possível, o método consiste em conectar um potenciostato simplificado ao circuito eletroquímico que representa o processo corrosivo e através desse equipamento altar o potencial de equilíbrio (corrosão) tanto na direção catódica quanto anódica.

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