Resistência à corrosão de metais

O que é resistência à corrosão?

A capacidade de um metal resistir à corrosão é chamada de resistência à corrosão. Essa capacidade é determinada pela taxa de corrosão sob certas condições. Características quantitativas e qualitativas são usadas para avaliar o grau de corrosão.

As características qualitativas são:

• alterar a aparência da superfície do metal;

• mudança na microestrutura do metal.

As características quantitativas são:

• tempo antes do aparecimento do primeiro foco de corrosão;

• o número de focos de corrosão formados durante um determinado período de tempo;

• afinamento do metal por unidade de tempo;

• mudança na massa de metal por unidade de área por unidade de tempo;

• o volume de gás absorvido ou liberado durante a corrosão por unidade de superfície por unidade de tempo;

• densidade de corrente elétrica para uma determinada taxa de corrosão;

• mudança de propriedade durante um período de tempo (propriedades mecânicas, refletividade, resistência elétrica).

Diferentes metais têm diferentes resistências à corrosão.Para aumentar a resistência à corrosão, são utilizados métodos especiais: liga para aço, cromagem, aluminização, niquelagem, pintura, revestimento de zinco, passivação, etc.

Ferro e aço

Na presença de oxigênio e água pura, o ferro corrói rapidamente, a reação ocorre de acordo com a fórmula:

No processo de corrosão, uma camada solta de ferrugem cobre o metal, e essa camada não o protege de mais destruição; a corrosão continua até que o metal seja completamente destruído. A corrosão mais ativa do ferro é causada por soluções salinas: mesmo que um pouco de cloreto de amônio (NH4Cl) esteja presente no ar, o processo de corrosão será muito mais rápido. Em uma solução fraca de ácido clorídrico (HCl), a reação também ocorrerá ativamente.

O ácido nítrico (HNO3) em concentração acima de 50% levará à passivação do metal — ele ficará coberto por uma camada protetora, ainda que frágil. O ácido nítrico vaporizado é seguro para o ferro.

O ácido sulfúrico (H2SO4) em uma concentração acima de 70% passiva o ferro e, se a classe de aço St3 for armazenada em ácido sulfúrico a 90% a uma temperatura de 40 ° C, nessas condições a taxa de corrosão não excederá 140 mícrons por ano. Se a temperatura for de 90 ° C, a corrosão continuará a uma taxa 10 vezes maior. O ácido sulfúrico com uma concentração de ferro de 50% se dissolverá.

O ácido fosfórico (H3PO4) não corroerá o ferro, nem os solventes orgânicos anidros, como soluções alcalinas, amônia aquosa, Br2 seco e Cl2.

Se você adicionar um milésimo de cromato de sódio à água, ele se tornará um excelente inibidor de corrosão do ferro, como o hexametafosfato de sódio. Mas os íons de cloro (Cl-) removem a película protetora do ferro e aumentam a corrosão.O ferro é tecnicamente puro, contém cerca de 0,16% de impurezas e é altamente resistente à corrosão.

Aços de média e baixa liga

Adições de liga de cromo, níquel ou cobre em aços de baixa e média liga aumentam sua resistência à água e à corrosão atmosférica. Quanto mais cromo, maior a resistência à oxidação do aço. Mas se o cromo for inferior a 12%, o meio quimicamente ativo terá um efeito destrutivo sobre esse aço.

Aços de alta liga

Em aços de alta liga, os componentes de liga são mais de 10%. Se o aço contiver de 12 a 18% de cromo, esse aço resistirá ao contato com quase todos os ácidos orgânicos, com alimentos, será resistente ao ácido nítrico (HNO3), bases, muitas soluções salinas. Em 25% de ácido fórmico (CH2O2), o aço de alta liga corroerá a uma taxa de cerca de 2 mm por ano. No entanto, agentes redutores fortes, ácido clorídrico, cloretos e halogênios destruirão o aço de alta liga.

Os aços inoxidáveis ​​que contêm 8 a 11% de níquel e 17 a 19% de cromo são mais resistentes à corrosão do que os aços com alto teor de cromo sozinhos.Esses aços suportam meios oxidantes ácidos, como ácido crômico ou ácido nítrico, bem como alcalinos fortes.

O níquel como aditivo aumentará a resistência do aço a ambientes não oxidantes, a fatores atmosféricos. Mas o ambiente é ácido, redutor e ácido com íons de halogênio - eles destruirão a camada de óxido passivante, como resultado, o aço perderá sua resistência aos ácidos.

Os aços inoxidáveis ​​com adição de molibdênio em uma quantidade de 1 a 4% têm maior resistência à corrosão do que os aços cromo-níquel.O molibdênio dará resistência ao ácido sulfúrico e sulfúrico, ácidos orgânicos, água do mar e haletos.

O ferrossilício (ferro com adição de 13 a 17% de silício), a chamada fundição de ferro-silício, possui resistência à corrosão devido à presença de um filme de óxido de SiO2 e que nem os ácidos sulfúrico, nítrico ou crômico podem destruir, eles apenas fortalecem essa película protetora. Mas o ácido clorídrico (HCl) corroerá facilmente o ferrosilício.

Ligas de níquel e níquel puro

O níquel é resistente a muitos fatores, tanto atmosféricos quanto laboratoriais, a água limpa e salgada, a sais alcalinos e neutros como carbonatos, acetatos, cloretos, nitratos e sulfatos. Ácidos orgânicos não oxigenados e não quentes não danificam o níquel, assim como o hidróxido de potássio alcalino (KOH) concentrado em ebulição em uma concentração de até 60%.

A corrosão é causada por meios redutores e oxidantes, sais alcalinos ou ácidos oxidantes, ácidos oxidantes como nitrogênio, halogênios gasosos úmidos, óxidos de nitrogênio e dióxido de enxofre.

O monel metálico (até 67% de níquel e até 38% de cobre) é mais resistente a ácidos do que o níquel puro, mas não resiste à ação de ácidos oxidantes fortes. Difere em resistência bastante alta a ácidos orgânicos, a uma quantidade significativa de soluções salinas. A corrosão atmosférica e da água não ameaça o metal monel; flúor também é seguro para ele. O monel metálico suportará com segurança 40% de fluoreto de hidrogênio (HF) em ebulição, como a platina.

Ligas de alumínio e alumínio puro

O filme protetor de óxido de alumínio o torna resistente a oxidantes comuns, ácido acético, flúor, apenas à atmosfera e a uma quantidade significativa de líquidos orgânicos.O alumínio tecnicamente puro, no qual as impurezas são inferiores a 0,5%, é muito resistente à ação do peróxido de hidrogênio (H2O2).

É destruído pela ação de bases cáusticas em um ambiente fortemente redutor. O ácido sulfúrico diluído e o oleum não são terríveis para o alumínio, mas o ácido sulfúrico de força média irá destruí-lo, assim como o ácido nítrico quente.

O ácido clorídrico pode destruir a película protetora de óxido de alumínio. O contato do alumínio com mercúrio ou sais de mercúrio é destrutivo para o primeiro.

O alumínio puro é mais resistente à corrosão do que, por exemplo, a liga de duralumínio (com até 5,5% de cobre, 0,5% de magnésio e até 1% de manganês), que é menos resistente à corrosão. Silumin (adicionando 11 a 14% de silício) é mais estável a esse respeito.

Ligas de cobre e cobre puro

O cobre puro e suas ligas não sofrem corrosão em água salgada ou ar. O cobre não tem medo de corrosão: bases diluídas, NH3 seco, sais neutros, gases secos e a maioria dos solventes orgânicos.

Ligas como o bronze, que contêm muito cobre, resistem à exposição a ácidos, mesmo ácido sulfúrico concentrado a frio ou diluído a quente, ou ácido clorídrico concentrado ou diluído à temperatura ambiente (25 ° C).

Na ausência de oxigênio, o cobre não sofre corrosão em contato com ácidos orgânicos. Nem o flúor nem o fluoreto de hidrogênio seco têm efeito destrutivo sobre o cobre.

Mas as ligas de cobre e o cobre puro são corroídos por vários ácidos se houver oxigênio, bem como em contato com NH3 úmido, alguns sais ácidos, gases úmidos como acetileno, CO2, Cl2, SO2. O cobre interage facilmente com o mercúrio.O latão (zinco e cobre) não é altamente resistente à corrosão.

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zinco puro

A água limpa, como o ar limpo, não corrói o zinco. Mas se houver sais, dióxido de carbono ou amônia na água ou no ar, a corrosão do zinco começará. O zinco dissolve-se em bases, especialmente rapidamente — em ácido nítrico (HNO3), mais lentamente — em ácidos clorídrico e sulfúrico.

Solventes orgânicos e derivados de petróleo geralmente não têm efeito corrosivo sobre o zinco, mas se o contato for prolongado, por exemplo, com gasolina crackeada, a acidez da gasolina aumentará à medida que ela se oxidar no ar e a corrosão do zinco começará.

chumbo puro

A alta resistência do chumbo à água e à corrosão atmosférica é um fato bem conhecido. não corrói eu lidero e quando no solo. Mas se a água contiver muito dióxido de carbono, o chumbo se dissolverá nela, pois se forma bicarbonato de chumbo, que já será solúvel.

Em geral, o chumbo é muito resistente a soluções neutras, moderadamente resistente a soluções alcalinas, bem como a alguns ácidos: sulfúrico, fosfórico, crômico e sulfúrico. Com ácido sulfúrico concentrado (a partir de 98%) a uma temperatura de 25 ° C, o chumbo pode se dissolver lentamente.

O fluoreto de hidrogênio em uma concentração de 48% dissolverá o chumbo quando aquecido. O chumbo reage fortemente com os ácidos clorídrico e nítrico, com ácido fórmico e ácido acético. O ácido sulfúrico cobrirá o chumbo com uma camada ligeiramente solúvel de cloreto de chumbo (PbCl2) e não haverá mais dissolução. No ácido nítrico concentrado, o chumbo também será revestido com uma camada de sal, mas o ácido nítrico diluído dissolverá o chumbo. Cloretos, carbonatos e sulfatos não são agressivos com o chumbo, enquanto as soluções de nitrato são o oposto.

Titânio puro

Boa resistência à corrosão é uma característica do titânio.Não é oxidado por oxidantes fortes, suporta soluções salinas, FeCl3, etc. Ácidos minerais concentrados causarão corrosão, mas mesmo fervendo ácido nítrico em uma concentração inferior a 65%, ácido sulfúrico - até 5%, ácido clorídrico - até 5% - não causará corrosão do titânio. A resistência normal à corrosão de bases, sais alcalinos e ácidos orgânicos distingue o titânio de outros metais.

zircônio puro

O zircônio é mais resistente ao ácido sulfúrico e clorídrico do que o titânio, mas menos resistente à aquaregia e ao cloro úmido. Possui alta resistência química à maioria das bases e ácidos, resistente ao peróxido de hidrogênio (H2O2).

A ação de certos cloretos, ácido clorídrico concentrado em ebulição, água régia (uma mistura de HNO3 nítrico concentrado (65-68% em peso) e HCl salino (32-35% em peso%), ácido sulfúrico concentrado quente e ácido nítrico fumegante causa Em relação à corrosão, esta é uma propriedade do zircônio como a hidrofobicidade, ou seja, este metal não é molhado nem por água nem por soluções aquosas.

tântalo puro

A excelente resistência química do tântalo é semelhante à do vidro. Seu denso filme de óxido protege o metal em temperaturas de até 150 ° C da ação do cloro, bromo, iodo. A maioria dos ácidos em condições normais não age sobre o tântalo, mesmo a aquaregia e o ácido nítrico concentrado não causam corrosão. As soluções alcalinas praticamente não têm efeito sobre o tântalo, mas o fluoreto de hidrogênio age sobre ele, e soluções alcalinas quentes concentradas são usadas, fundidos alcalinos são usados ​​​​para dissolver o tântalo.