12. Trabalho Experimental Corrosão II - Corrosão Galvânica e Aeração Dierencial 12.1 Intro tro!"çã "ção As diversas variáveis usualmente presentes no fenômeno da corrosão modificam o curso e a extensão das reações eletroquímicas, resultando os diferentes tipos de ataque, que dão origem a diferentes tipos de corrosão. Os mecanismos da corrosão eletroquímica estão associados ao fluxo de corrente elétrica entre as áreas catdicas e andicas. A reação and andic icaa está está sem sempre pre asso associ ciad adaa com com diss dissol oluç ução ão do meta metall e a form formaç ação ão do doss íons íons correspondentes! a reação catdica pode envolver dois processos diferentes, dependendo da nature"a do meio corrosivo# desprendimento de $idrog%nio &meio ácido' e a(sorção do oxig%nio&meio neutro ou (ásico'. A corrosão galv)nica galv)nica ocorre quando dois metais metais diferentes diferentes são postos em contato contato um com outro e expostos a um eletrlito. O metal menos no(re será o )nodo e por isso se dissolverá enquanto o mais no(re agirá como cátodo. *ependendo da nature"a do meio corrosivo, as reações catdicas podem ocorrer pelos processos de desprendimento de $idrog%nio ou a(sorção de oxig%nio. A corrosão por aeração diferencial ocorre quando um material metálico é imerso em regiões diferentemente aeradas, sendo o )nodo a área menos aerada e o cátodo a mais aerada.
12.2 12 .2 Co Corr rros osão ão #alv #alvân ânic icaa A corrosão galv)nica ocorre freq+entemente quando se tem um metal colocado em uma solução contendo íons, facilmente redutíveis, de um metal que sea catdico em relação ao primeiro. Assim, tu(ulações de alumínio em presença de sais, por exemplo, de -u/ e 0g/, sofrem corrosão locali"ada, produ"indo pites. 1sto ocorre porque o alumínio redu" os íons -u/ ou 0g/ para para os metais metais respect respectivo ivos, s, sofrend sofrendoo consequ consequent enteme emente nte oxidação. .Al + 2-u .
+
.Al + 20g .
+
→
.Al 2
→
.Al 2
+
+
+
2-u
+
20g
Além desse ataque inicial o metal formado se deposita so(re a superfície de alumínio e cria uma série de micropil$as galv)nicas, nas quais o alumínio funciona como )nodo, sofrendo corrosão acentuada. -asos envolvendo este mecanismo são o(servados em#
3ocadores ou permutadores de calor, com feixe de tu(os de alumínio! a presença de pequenas concentrações de -u/ na água de refrigeração ocasiona, em pouco tempo, perfurações nos tu(os!
Tabela 1 $ Corrosão !e erro acopla!o a o"tros metais Segundo metal
4agnésio 8inco -ádmio Alumínio Antimônio 3ungst%nio -$um(o >stan$o ?íquel -o(re
Corrosão em miligramas Ferro Segundo metal
5,5 5,7 5,7 <,: 6=2,6 6;9,5 6:2, 6;6,6 6:6,6 6:2,6
2657,2 9::5 25;,< 65=,< 62,: =, 2,9 ,= 5, 5,5
3u(os de caldeiras onde ocorre, em alguns casos, depsitos de co(re ou xido de co(re. 1sto porque a água de alimentação da caldeira pode conter íons co(re, co(re metálico ou suas ligas!
3anques de aço car(ono onde aço galvani"ado. A corrosão galv)nica é ocasionada pela presença de co(re ou compostos originados pela ação corrosiva ou erosiva da água so(re a tu(ulação de co(re que alimenta o tanque. @or isso devese evitar, sempre que possível, que um fluido circule por um material metálico catdico antes de circular por um que l$e sea andico.
12.% Corrosão por aeração !ierencial O tipo mais importante de célula de concentração é a aeração diferencial, que ocorre quando uma parte do metal é exposta a diferentes concentrações de ar ou é imersa em regiões do eletrlito diferentemente aerados&ou com outros gases dissolvidos'! isto
provoca um diferença de potencial entre as partes diferentemente aeradas. B um fato experimental que áreas de uma superfície metálica onde a concentração de oxig%nio é alta, são catdicas. >ste tipo de corrosão é o que ocorre na Clin$a dDágua das partes metálicas parcialmente imersa em uma solução. Ee se mergul$a uma peça de metal, "inco, por exemplo, em uma solução diluída de um eletrlito qualquer, e a solução não é agitada, as partes acima e adacentes a lin$a dDágua são mais fortemente aeradas devido a facilidade de acesso do oxig%nio a estas áreas, que portanto, tornarseão catdicas. ?a parte imersa a maior profundidade, a concentração de oxig%nio é menor, sendo esta, por conseguinte, andica. Outro exemplo de corrosão por aeração diferencial tipo lin$a dDágua, ocorre nas estruturas, estacas, etc. mergul$adas parcialmente na água do mar. *e maneira análoga podese explicar a corrosão do ferro so( gotas de água ou de solução salina&por exemplo, água do mar condensada da ne(lina'. ?as áreas co(ertas pela gota é impedido o acesso do oxig%nio do ar, e por isso tornamse andicas em relação Fs outras áreas expostas ao oxig%nio do ar. Euperfícies ásperas ou esmeril$adas são corroídas mais depressa do que as superfícies lisas polidas, onde não se acumulam poeiras, xidos, etc. As superfícies rugosas, com sulcos ou fendas, onde o oxig%nio não pode penetrar, são perigosamente corroídas por aeração diferencial provocando cavidades&pitting'. >sta corrosão aumenta com o tempo, pois os produtos da corrosão acumulamse em torno da área andica, impedindo ainda mais qualquer acesso de oxig%nio.
12.& 'arte Experimental “...Quando materiais metálicos de potenciais elétricos diversos estão em contato, a corrosão do material metálico que funciona como anodo é muito mais acentuada que a corrosão isolada desse material sob a ação do mesmo meio corrosivo...” (COO!"O # $icente %entil&
4ateriais Géquer 655mH 3u(o de ensaio de (oca larga Euporte para tu(os de ensaio H)minas de ferro, alumínio e co(re Iio de co(re Hixas Jeagentes Kgua de torneira Kgua salgada&2L de ?a-l' Kcido clorídrico 6? Kcido clorídrico concentrado Kcido sulfMrico 6? Kcido sulfMrico concentrado H)mina testemun$o em tu(o va"io Eolução de ?aO0 5,6? Eolução de 0-l 5,=? Eolução de ferricianeto de potássio N 2Ie&-?'9P 6? Eolução de fenolftaleína&6L'
1( E)'E*I+,CIA Corrosão !o erro em sol"çes !iversas a'-oloque as placas de ferro, previamente lixadas com lixa dDágua, imersas nas soluções relacionadas acima, dentro de tu(os de ensaio rotulados. Aps ;&sete' dias verifique os resultados. 1. Kgua de torneira. 11. Kgua salgada&2L de ?a-l' 111. Qcido clorídrico 6molRH 1S. Kcido clorídrico concentrado S. Kcido sulfMrico 5,=molRH S1. Kcido sulfMrico concentrado S11. H)mina testemun$o em um tu(o va"io (' Aps ; dias verifique os resultados o(tidos, o(edecendo F seq+%ncia dada anteriormente e preenc$a a ta(ela a(aixo#
/eio Corrosivo
Aspecto !a sol"ção
Aspecto !a placa
E0"ação 0"mica
I II III I I
2( E)'E*I+,CIA Corrosão #alvânica I a'4onte uma célula galv)nica para cada par de metais e coloqueas nas respectivas soluções.
(' Aps uma semana, verifique como estão as placas de cada um dos pares, indicando em cada par qual metal funcionou como anodo, usando a solução de ferricianeto de potássio para indicar a presença ou não dos íons de Ie nos eletrlitos. c' @reenc$a o quadro a(aixo# 'ar
Ano!o
3emi-reação an4!ica
3emi-reação cat4!ica
*eação #lobal
I II III
%( E)'E*I+,CIA Corrosão #alvânica II a'>m um (équer de 655mH, adicione =5mH de solução de cloreto de sdio, 2 gotas de solução de fenoftaleína e aproximadamente 6mH de solução de ferricianeto de potássio. ('1merge dois eletrodos metálicos em contato, sendo um de co(re e outro de ferro, imo(ili"andoos dentro da solução. c' Aps alguns minutos, o(serve o ocorrido, preenc$endo a ta(ela a(aixo#
'ar Cor observa!a Eletro!o 3emi-reaçes ocorri!as 5"nção !os in!ica!ores
5e
C"
&( E)'E*I+,CIA Corrosão por aeração !ierencial a' -oloque em uma placa de ferro, limpa, gotas de solução de cloreto de sdio e so(re estas gotas acrescente 6 gota de solução de ferricianeto de potássio e 6 gota de solução de fenolftaleína. (' *ecorridos alguns minutos o(serve o aspecto da placa e faça um desen$o ilustrativo do fenômeno ocorrido, indicando área andica, área catdica, com suas respectivas cores.
Desenho
6"estion7rio 6' ?a 6T experi%ncia, a c$apa de ferro foi parcialmente mergul$ada em soluções diferentes. a'-ite os dois meios mais agressivos e dois menos agressivos Fs placas. (' A corrosão da c$apa variou em relação Fs soluçõesU @or queU c' >xplique porque o 0EO7 concentrado não atacou o metal.. d' >xplique porque a corrosão na lin$a dDágua é tão intensaU
' ?a T experi%ncia, metais dissimilares estão em contato e na presença de algum eletrlito. a' >xplique porque um determinado metal poderá ser anodo em relação a um eletrlito e ser catodo em relação a outro. (' -ite exemplos práticos&2' da corrosão galv)nica. c' -omente porque se tem uma Mnica ta(ela de C@otenciais de Jedução @adrõesV e várias ta(elas CWalv)nicas ou @ráticasV.
2. ?a 2T experi%ncia, se tem um exemplo de corrosão galv)nica. a' Xual a diferença fundamental desta corrosão em relação a da 7T experi%ncia, se as reações químicas são as mesmasU (' >xplicar o que aconteceria se fosse usado no lugar da placa de co(re uma fita de magnésio ou uma placa de "inco.
7' ?a 7T experi%ncia, se tem exemplo de corrosão por Caeração diferencialV. a' -ite outros exemplos práticos deste tipo de corrosão (' Xual é a função, na experi%ncia, dos reagentes ferricianeto de potássio e fenolftaleína. c'>xplique como se pode demonstrar teoricamente que a região mais aerada é catdica e a menos aerada é andica.
