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PROTEÇÃO DOS METAIS CONTRA A CORROSÃO

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by

Inês Fernandes

on 5 December 2014

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Transcript of PROTEÇÃO DOS METAIS CONTRA A CORROSÃO

Formas de Corrosão
Eletroquímica

FATORES QUE INFLUENCIAM A EXTENSÃO DA CORROSÃO ELETROQUÍMICA
PROTEÇÃO DOS METAIS CONTRA A CORROSÃO
A IMPORTÂNCIA DOS METAIS

Os metais constituem cerca de 80% dos elementos químicos conhecidos, pelo que não surpreende que desempenhem um papel fundamental na evolução da História.
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A perda de massa do material e o modo como se dá a corrosão do material vão-se processar distintamente através de várias formas de corrosão, ou seja, o aspeto visual do material corroído variará consoante a ocorrência de corrosão localizada por placas, alveolar, por pites, intergranular, transgranular, e generalizada ou uniforme.
A velocidade de corrosão a par da sua extensão
A composição química do meio corrosivo
O pH de eletrólito
Química 12ºano

Desde que o Homem começou a utilizar os metais até aos nossos dias, estes nunca foram dispensáveis, utilizados em quase todo o tipo de construções e ainda na construção de artilharia militar.
Ao longo do tempo o Homem começou a constatar que os metais se degradavam com o passar do tempo.
Assumiam uma coloração diferente e formavam uma camada de detritos.

Todos estes fatores são derivados da corrosão dos metais.
CORROSÃO - REFLEXO DA BUSCA DO EQUILÍBRIO NA NATUREZA
CORROSÃO GENERALIZADA OU UNIFORME
Consiste numa camada de óxido de metal pouco aderente que se forma em toda a extensão do material em questão.
1. H. Keping e J. L. Fang, Materials Finishing, Fevereiro (1997) 73.
2. J. Colarauto, D. Tramontana, “Engineering applications of electrooless nickel”, cap. 8 em “Electroless Plating Fundamentals Apllications”; G. O. Mallory and J. B. Hajdu; Ed. American Electroplaters Surface Science Finishers Association, 1990.
3. M. Mukhtarian, R. Tracy and J. Evarts, Proceedings of Surface Finishing International Technical Conference (1996) 271.
4. K. Parker, Plating and Surface Finishing, Março (1992) 29.
5. J. P. Correia, A. P. Ricardo, L. M. Abrantes, Boletim SPQ 44 (1990) 27.
6. Glenn O. Mallory, “The Fundamental Aspects of Electroless Nickel Plating”; cap.1 no “Electroless Plating Fundamentals & Applications); G. O. Mallory and J. B. Hajdu; Ed.
American Electroplaters & Surface Finishers Association, (1990).
7. J. Bates, Plating & Surface Finishing, Maio (1998) 1414.
8. A. Vaskelis, E. Norkus, Electrochim. Acta 44 (1999) 3667.
» Eletropolimento ou polimento químico de metais;

» Usinagem de metais através de eletrodesbastamento e eletroajuste;

» Ataque para identificação de estruturas metalográficas;

» Obtenção de efeitos decorativos.

Vantagens da Corrosão
TIPOS DE CORROSÃO ELETROQUÍMICA
A classificação do tipo de uma corrosão depende do modo como esta se manifesta no material.
Corrosão por concentração iónica diferencial

Ocorre quando se confirma uma variação na concentração de iões do metal no eletrólito.
Corrosão Seletiva
Processo de corrosão caracterizado pela formação de um par galvânico devido à grande diferença de poder de oxidação entre dois elementos de uma liga metálica, verificando-se o ataque seletivo dos elementos de liga de menor poder oxidante.
Ocorre devido à formação de uma célula galvânica pela união de dois metais distintos num determinado meio corrosivo.

As peças metálicas com diferentes potenciais padrão de redução podem gerar uma diferença de potencial no sistema e comportar-se como elétrodos, promovendo os efeitos químicos de oxidação e redução.
Corrosão Galvânica
É o processo destrutivo de metal ou liga resultante da ação simultânea de um meio agressivo (específico para cada metal) e de tensões de tração estáticas residuais ou aplicadas sobre os mesmos.

Não existe um mecanismo geral para explicar o fenómeno da corrosão sob tensão, cada par material-meio específico apresenta as suas particularidades.

Corrosão sob tensão
Corrosão causada pela Pressão pela Acumulação de H2
Corrosão Diferencial
Ocasionada pela variação da concentração de determinados agentes no meio, que resulta na formação de pilhas espontâneas e provocando, de forma geral, uma corrosão localizada.
Ex:. A formação da ferrugem ou óxido de ferro.
Quando os produtos de corrosão se formam em placas que se desprendem progressivamente.
Compõe um desgaste provocado de forma localizada, com o aspeto de crateras.

CORROSÃO ALVEOLAR
CORROSÃO POR PLACAS
Verifica-se quando o desgaste se dá de forma muito localizada e de alta intensidade, geralmente com profundidade, pois gera perfurações em peças sem uma perda notável de massa e peso da estrutura.
CORROSÃO POR PITES OU PUNTIFORME
Ocorre quando o ataque se manifesta no contorno dos grãos, uma vez que existe um caminho preferencial para a corrosão em torno dos mesmos, observando-se que os grãos vão sendo destacados à medida que a corrosão se propaga.
CORROSÃO INTERGRANULAR OU INTERCRITALINA
CORROSÃO TRANSGRANULAR OU TRANSCRISTALINA
Surge igualmente devido a um caminho preferencial para a corrosão em torno dos grãos, porém manifestando-se sob a forma de “trincas” que se propagam pelo interior dos grãos do material, fenómeno denominado fissuração.
PURA

Ocorre devido ao contacto permanente com alguma substância propulsora da corrosão.

CORROSÃO ASSOCIADA A AÇÃO MECÂNICA

Fenómeno que ocorre devido a uma alteração no sistema, nomeadamente dos agentes do meio e à implementação de forças.
Corrosão por arejamento diferencial

Ocorre sempre que se verifica uma variação de oxigénio no eletrólito.
Corrosão em frestas

Em locais em que se verificam duas superfícies em contacto ou muito próximas (0,025 a 0,1 mm) e caracteriza-se pela formação de células oclusas em que ambas as superfícies metálicas funcionam como elétrodos.

Corrosão filiforme

Corrosão que se processa sob filmes de revestimentos, especialmente de pintura.

Corrosão grafítica

Processo corrosivo que ocorre no ferro fundido cinzento e nodular, ligas de ferro e carbono sob a forma de grafite, em que a grafite se encontra livre na mistura.
Dezincificação

Observa-se nas ligas de zinco.


Corrosão associada ao escoamento de fluídos


É o fenómeno que está associado à aceleração do processo de corrosão devido à passagem de fluidos.

Corrosão-erosão
Desgaste mecânico provocado pela abrasão superficial de uma substância sólida, líquida ou gasosa.

A erosão provoca o desgaste superficial capaz de remover as películas protectoras constituídas por produtos de corrosão, obtidas naturalmente por passivação do metal, expondo a superfície a novo desgaste corrosivo.

Corrosão com cavitação
Corrosão com cavitação é o desgaste provocado numa superfície metálica devido a ondas de choque do líquido, oriundas do colapso de bolhas gasosas aquando do contacto de um líquido em ebulição com uma zona de pressão mais alta.

O hidrogénio no estado atómico tem grande capacidade de difusão em materiais metálicos. Desta forma, se o hidrogénio for gerado na superfície de um material, migra para o interior e acumula-se em falhas existentes.

O hidrogénio acumulado passa de atómico a molecular e provoca o aparecimento de altas pressões no interior da falha.
-
m
é a perda de massa do metal original,
-
A
é a área da peça exposta ao meio corrosivo,
-
t
o tempo de corrosão,
-
p
é a densidade do metal,
-
x
a perda de espessura.
Fator que atua sobre os fenómenos de polarização e passivação espontânea dos metais.
Polarização ou Passivação Espontânea de um metal
Corresponde à modificação do potencial de um elétrodo no sentido de menor atividade devido à formação de uma camada de produto de corrosão - uma película ou filme de proteção natural.
Presença de impurezas iónicas
A presença de óxidos de enxofre, principalmente, o dióxido de enxofre, exerce uma influência importante sobre a corrosão atmosférica, uma vez que favorecem a formação de sulfatos e de sulfuretos.
A oxidação dos objetos de prata expostos a meios ricos em dióxido de enxofre corresponde, sobretudo, à formação de sulfureto de prata.
O cobre, por seu turno, forma uma camada de sais de cobre (I) e (II) – verdete -, designadamente óxido de cobre (I) e carbonato de cobre (II), através da formação conjugada do ião carbonato a partir do dióxido de carbono, também dissolvido no eletrólito.
Presença de impurezas iónicas
Também a presença de partículas salinas de cloreto de sódio, iões cloreto, favorece a corrosão metálica, especialmente por aumentar a condutividade elétrica da solução, facilitando a migração dos iões, e por promover a formação de compostos com os iões metálicos.
Presença de sólidos em suspensão
As atmosferas industriais são, em geral, 50 a 100 vezes mais corrosivas do que as áreas desertas, devido à presença destes gases de enxofre.

A presença de poeiras orgânicas e inorgânicas afetam a extensão da corrosão segundo a sua capacidade de absorver a água.

Também o grau da solubilidade dos produtos de corrosão influencia a continuidade e intensidade do fenómeno corrosivo.

A maioria dos metais passiva naturalmente em meios básicos, com exceção dos metais anfotéricos.
Portanto, as taxas de corrosão aumentam com a diminuição do pH.

Marcel Pourbaix
(1904-1998)
Diagrama de Pourbax para um certo metal.
- O arejamento do meio corrosivo – a concentração de oxigénio;

- Grau de humidade;

- A temperatura do meio corrosivo;

- Outros Fatores, como:
fatores geométricos dos metais expostos,
a direção e velocidade dos ventos,
a intensidade da radiação solar,
dureza da água constituinte do electrólito,
a atividade biológica de organismos vivos.
PROTEÇÃO DOS METAIS CONTRA A CORROSÃO
As perdas económicas causadas pela corrosão têm sido objeto de vários estudos.
Estima-se que cerca de 3,5% do PIB (Produto Interno Bruto) - o equivalente a 3 milhões de euros!
A corrosão, como processo destrutivo, causa danos a quase todos os setores da atividade humana.
TIPOS DE PROTEÇÃO CONTRA A CORROSÃO
NO MEIO
NO METAL
Inibidores de corrosão
São substâncias orgânicas ou inorgânicas que são adicionadas em pequenas quantidades ao meio em que o metal está inserido.



Inibidores inorgânicos

- Cromatos
- Bicromatos;
- Nitritos;
- Fosfato;
- Silicatos.


Inibidores orgânicos

- Benzoato;
- Fosfato de trietanolamina;
- Benzotriazol;
- Álcool propargílico.

Proteção catódica
Revestimentos
Método de proteção que pode atuar sobre o metal aplicando uma fonte de energia externa de modo a modificar o seu potencial relativo ou recorrendo à espontaneadade das reações de oxidação-redução.
Realizado por corrente impressa

Função de transferir a corrosão para um ânodo enterrado. Implica a utilização de uma fonte externa de energia, de corrente contínua – um retificador, fazendo a ligação entre o ânodo instalado no solo e a tubulação (cátodo) a ser protegida.

Realizado por "ânodo de sacrifício"

Técnica baseada na ligação do metal que se pretende proteger a outro que, sendo bastante mais oxidável, se corrói em vez do primeiro, funcionando como metal de «sacrifício».


É o tipo de proteção mais utilizado contra a corrosão pela indústria.
Eletroquímica
Eletrolítica
Química
Orgânicos

Consistem na interposição de uma película metálica entre o meio corrosivo e o metal que se quer proteger.

- COM CORRENTE ELÉTRICA

» Anodização - consiste em tornar mais espessa a camada protetora passivante existente em certos metais.

- SEM CORRENTE ELÉTRICA:

» Metalização - pulverização de materiais metálicos fundidos sobre uma superfície previamente preparada. Por metalização faz-se revestimentos com zinco, alumínio, chumbo, estanho, cobre e diversas ligas;

» Eletrodeposição ou Galvanoplastia - consiste na deposição de metais que se encontram sob a forma iónica num banho.

» Cladização - os clads são constituídos por chapas de um metal ou de ligas resistentes à corrosão.

» Revestimento com argamassa de cimento - consiste na colocação de uma camada de argamassa de cimento, com espessura da ordem de 3 a 6 mm, sobre a superfície metálica.

» Revestimento com vidro - consiste na colocação de uma camada de vidro sobre a superfície metálica.

» Revestimento com material cerâmico - consiste na colocação de uma camada de material cerâmico, geralmente silicoso, de alta resistência a ácidos.

A CORROSÃO EM GUIMARÃES
Referências de livros/manuais
Endereços da internet
1. http://www.cimm.com.br/portal/material_didatico/6350-protecao-contra-corrosao#.VFf2rxY8nNs
2. http://prezi.com/0ulmabejcewq/protecao-dos-metais/
3. http://www.brasilescola.com/quimica/protecao-contra-corrosao-ferro.htm
4. http://www.metalica.com.br/galvanizacao-pintura-e-protecao-contra-corrosao
5. http://www.siderurgiabrasil.com.br/novosb/edicoesanteriores/revistas-de-2003-2004/728-resistencia-a-corrosao-de-acos-microligados
6. http://www.utfpr.edu.br/curitiba/cursos/bacharelados/Ofertados-neste-Campus/engenharia-mecanica/planos-de-ensino/optativas/me6cb-fundamentos-de-corrosao
7. http://www.ebah.pt/content/ABAAAAUM0AF/quimica-aplicada-corrosao-petrobras?part=2
8. http://pt.wikipedia.org/wiki/Metal_de_sacrif%C3%ADcio
9. http://www.mundoeducacao.com/quimica/protecao-dos-metais-contra-corrosao.htm
10. http://prezi.com/zg0b0tqkfehq/protecao-e-corrosao-de-metais-quimica-12o-ano
.

Realizado por:
Ana M. Cardoso nº3
Ana M. Monteiro nº5
Carla S. Cunha nº8
Inês S. Fernandes nº13

É um produto da era industrial e ocorre na ausência de água e a temperaturas elevadas em equipamentos metálicos que trabalhem aquecidos.

Os produtos da corrosão formam-se por difusão no estado sólido.
Reação de oxidação- redução espontânea, na presença de água e comum à temperatura ambiente.
Reação de oxidação-redução não espontânea, induzida pela aplicação externa de uma corrente elétrica.
12ct6
METAIS CAPAZES DE PASSIVAÇÃO
VANTAGENS E DESVANTAGENS DO USO DE INIBIDORES
Os inibidores são específicos para cada sistema (metal/meio), isto é, um inibidor só deve ser aplicado no meio para o qual for designado.
DESVANTAGENS
VANTAGENS
Baixo custo e facilidade de aplicação.
Não - metálicos inorgânicos
VANTAGENS E DESVANTAGENS DA PROTEÇÃO CATÓDICA
Metálicos
Consiste na interposição de uma camada de natureza orgânica entre a superfície metálica e o meio corrosivo.

» Pintura industrial;
» Revestimento com borrachas;
» Revestimento para tubulações.
VANTAGENS E DESVANTAGENS DA APLICAÇÃO DE REVESTIMENTOS
Vantagens:

• Eficiência protectora;
• Efeito estético e decorativo;
• Facilidade de execução a baixo custo;
• Diminuição da rugosidade superficial;
• Durabilidade;
• Versatilidade de aplicações;
• Resistência mecânica.

PINTURA
Desvantagens:

• Escorrimento;
• Manchas e porosidade;
• Possibilidade de pulverização deficiente;
• Espessura irregular (falta e/ou excesso).

Vantagens:
• Custo inicial e a longo prazo baixo;
• Baixa necessidade de manutenção;
• Longa vida útil do revestimento;
• Adesão eficaz ao metal revestido;
• Revestimento não tóxico e sem substâncias voláteis.


Desvantagens:
• O processo só pode ser feito numa unidade industrial.

Galvanoplastia
Vantagens

• Grande resistência á corrosão;
• Alta reciclabilidade e elevada durabilidade;
• Pouca necessidade de manutenção;
• Alta maleabilidade e flexibilidade.
Anodização
Níquel
CRÓMIO
TITÂNIO
MAIOR RESISTÊNCIA À CORROSÃO
METAIS E A HUMANIDADE
Corrosão grafítica em ferro fundido cinzento
Taxas de Corrosão de um Metal Passivável, num dado meio.
Taxas de Corrosão de um Metal Não Passivável, num dado meio.
CONCLUSÃO
As consequências da corrosão dos metais podem ser de ordem econômica, carregando prejuízos devido à manutenção ou substituição dos materiais corroídos, mas também pode conduzir a danos irreversíveis ao meio ambiente e ao Homem. Por exemplo, quando se trata de perfuração de tubulação de condução de gases combustíveis pode provocar incêndio ou contaminação, queda de pontes e de viadutos.
Desta maneira, conclui-se que a corrosão tem grande importância tanto do ponto de vista tecnológico como social.
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