O documento discute o processo de corrosão de metais, suas causas e consequências. A corrosão ocorre através de reações redox na interface entre o material e o meio corrosivo, podendo ser espontânea ou induzida eletricamente. A ferrugem é um exemplo comum de corrosão que afeta estruturas de aço e causa prejuízos econômicos. Métodos como proteção catódica, revestimentos e inibidores são usados para minimizar os efeitos da corrosão.

1. Corrosão de metais
Físico Química II
Joseval Estigaribia

2. Corrosão - O que é e consequências.
• Corrosão é um processo irreversível envolvendo reações REDOX
simultâneas na interface material - ambiente corrosivo, sendo:
→ espontâneo, resultante da ação química ou eletroquímica ou
→ não espontâneo, resultante da ação eletrolítica de um meio sobre um
material.
• Ocorre também em concreto e polímeros.
• Na indústria, afeta os custos de manutenção e substituição de
equipamentos, tubulações.
• Impacta o meio ambiente ao facilitar vazamentos, colocando em risco a
vida humana nas possíveis explosões e incêndios.
• Deterioração de mobília e monumentos históricos.
• Cerca de 30% do aço produzido mundialmente é usado na reposição de
peças corroídas.
• A corrosão pode ser eletroquímica, química ou eletrolítica.

3. Corrosão – como ocorre
• Qualquer reação REDOX, didaticamente pode ser separada em uma
semirreação de oxidação que acontece na região do metal
denominada anódica e uma semirreação de redução na região
denominada catódica.
• A corrosão sempre se manifesta na região anódica, onde os cátions
liberados pelo metal poderão reagir com o meio e formar produtos
de corrosão solúveis e insolúveis.
• A região catódica permanece intacta, ocorrendo reações de
redução das espécies do meio corrosivo: geralmente água, prótons
e oxigênio.
• A resistência à corrosão de um material metálico em diferentes
meios ou de dois materiais metálicos num único meio é um
parâmetro meramente comparativo.

4. Velocidade de corrosão
• Seu conhecimento permite estimar a vida útil de tubulações,
estruturas, equipamentos e instalações industriais expostas aos
mais diversos meios como, entre estes, a atmosfera.
• A velocidade ou taxa de corrosão representa a velocidade média de
‘desgaste’ da superfície metálica.
• Os valores das taxas de corrosão podem ser expressos por:
→ meio da perda de massa por unidade de área e de tempo – por
exemplo, mg/dm²/dia (mdd) .
→ pela redução de espessura do material por unidade de tempo –
mm/ano ou em milésimos de polegada por ano (mpy) .
• Os dois parâmetros são equivalentes, sendo que o segundo se
determina a partir do primeiro e, quando expressos na unidade de
tempo, representam a taxa de corrosão.

5. Corrosão eletroquímica
• Ocorre quando o metal está em contato com uma solução de um
eletrólito, ocorrendo reações anódicas e catódicas.
• Mais comum na natureza (ferrugem), onde se forma uma pilha de
corrosão – presença de água e oxigênio, á temperatura ambiente:
Reação anódica (oxidação): Fe → Fe2+ + 2 e– (1)
Reação catódica (redução): 2 H2O + 2 e– → H2 + 2 OH– (2)
• Os íons Fe2+ migram em direção à região catódica, enquanto os íons
OH– direcionam-se para a anódica.
• Na região intermediária ocorre a formação de hidróxido ferroso:
Fe2+ (aq) + 2 OH– (aq) → Fe(OH)2 (aq) (3)

6. Corrosão eletroquímica
• Em meio com baixo teor de O2 (g), ocorre:
3 Fe(OH)2 → Fe3O4 + 2 H2O + H2 (4)
• Em meio com alto teor de O2 (g), ocorre:
2 Fe(OH)2 + H2O + ½ O2 → 2 Fe(OH)3 (5)
2 Fe(OH)3 → Fe2O3.H2O + 2 H2O (6)
• Assim, a ferrugem, consiste nos compostos Fe3O4 (coloração preta)
e Fe2O3.H2O (coloração alaranjada ou castanho-avermelhada).
• Quando se colocam dois metais diferentes ligados na presença de
um eletrólito, temos uma pilha galvânica. Na figura abaixo, a área
anódica (Fe), sofre desgaste. O eletrólito envolve as áreas anódica e
catódica ao mesmo tempo.

7. Corrosão eletroquímica
A intensidade do processo de
corrosão é avaliada pela carga ou
quantidade de íons que se
descarregam no catodo ou pelo
número de elétrons que migram do
anodo para o catodo, sendo que a
diferença de potencial da pilha (ddp)
será mais acentuada quanto mais
distantes estiverem os metais na
tabela de potenciais de eletrodo.

8. Corrosão eletroquímica

9. Corrosão química
• Ou corrosão seca, corresponde ao ataque de um agente químico
isento de água diretamente sobre o material, sem transferência de
elétrons de uma área para outra.
• No caso de um metal, o processo consiste numa reação química
entre o meio corrosivo e o material metálico, resultando na
formação de um produto de corrosão sobre a sua superfície.
• Um exemplo desse processo é a corrosão de zinco metálico em
presença de ácido sulfúrico: Zn (s) + H2SO4 → ZnSO4 + H2͎ (7)
• No caso dos polímeros, é possível um ataque por solventes ou por
agentes oxidantes enérgicos, havendo a cisão das macromoléculas,
alterando as propriedades desses materiais, como no caso do
poliéster, onde há perda de rigidez e flexibilidade.

10. Corrosão química
• A destruição do concreto, observada nas pontes e viadutos, tem
como uma de causas a corrosão química, devida à ação dos agentes
poluentes sobre seus constituintes (cimento, areia e agregados de
diferentes tamanhos).
• Fatores mecânicos (vibrações e erosão), físicos (variação de
temperatura), biológicos (bactérias) ou químicos (em geral ácidos e
sais dispersos na atmosfera) são os responsáveis por esse processo.
• O concreto é constituído principalmente por silicatos e aluminatos
de cálcio e óxido de ferro, que se decompõem ao entrar em contato
com ácidos, conforme abaixo representado:
3 CaO.2 SiO2.3 H2O + 6 HCl → 3 CaCl2 + 2 SiO2 + 6 H2O (9)

11. Corrosão química
Uma segunda causa para a deterioração do concreto é a
corrosão eletroquímica que ocorre nas armaduras de aço-
carbono em seu interior. A figura ilustra dois exemplos de
corrosão química em concreto armado e consequente
exposição da estrutura de vergalhões de aço, a qual é
passível de corrosão eletroquímica.

12. Corrosão eletrolítica
• Se dá com a aplicação de energia elétrica externa, sendo caso de
reação não espontânea.
• Esse fenômeno é provocado por correntes de fuga, também
chamadas de parasitas ou estranhas, e ocorre com freqüência em
tubulações de petróleo e de água potável, em cabos telefônicos
enterrados, em tanques de postos de gasolina etc.
• Essas correntes são devidas a deficiências de isolamento ou de
aterramento, fora de especificações técnicas.
• Normalmente, acontecem furos isolados nas instalações, onde a
corrente escapa para o solo.

13. Corrosão eletrolítica

14. Como minimizar os efeitos? Proteção
catódica
• Os processos mais empregados para a prevenção da corrosão são a
proteção catódica e anódica, os revestimentos e os inibidores de
corrosão.
• A proteção catódica é a técnica que transforma a estrutura metálica
que se deseja proteger em uma pilha artificial, evitando, assim, que
a estrutura se deteriore.
• É empregada em tubulações enterradas para o transporte de água,
petróleo e gás, e grandes estruturas portuárias e plataformas
marítimas.
• Consiste na injeção de corrente elétrica por meio de duas técnicas:
a proteção por anodos galvânicos (espontânea) e a proteção por
corrente impressa (não espontânea).

15. Como minimizar os efeitos? Proteção
catódica
Proteção catódica por anodo de zinco em casco de navio: (a)
vista inferior do navio em dique seco; (b) fixação do anodo de
zinco no casco do navio.

16. Como minimizar os efeitos? Proteção
anódica
• A proteção anódica é um método de aumento da resistência à corrosão
que consiste na aplicação de uma corrente anódica na estrutura a
proteger.
• A corrente anódica favorece a passivação do material dando-lhe
resistência à corrosão. A proteção anódica é empregada com sucesso
somente para os metais e ligas formadores de película protetoras,
especialmente o titânio, o cromo, ligas de ferro-cromo, ligas de ferro-
cromo-níquel.
• O seu emprego encontra maior interesse para eletrólitos de alta
agressividade (eletrólitos fortes), como por exemplo um tanque metálico
para armazenamento de ácidos.
• A proteção anódica não só propicia a formação da película protetora mas
principalmente mantém a estabilidade desta película. O emprego de
proteção anódica é ainda muito restrito no Brasil, porém tem grande
aplicação em outros países na indústria química e petroquímica.

17. Como minimizar os efeitos?
Revestimentos
• São aplicados sobre superfícies metálicas formando uma barreira
entre o metal e o meio corrosivo e, consequentemente, impedindo
ou minimizando o processo de corrosão.
• As tintas, como as epoxídicas e o zarcão, são revestimentos muito
utilizados na proteção de tubulações industriais, grades e portões.
• A galvanização é um método que consiste na superposição de um
metal menos nobre sobre o metal que será protegido. É uma
técnica muita empregada, como no caso de parafusos de ferro
galvanizados com zinco.
• Os inibidores de corrosão são substâncias inorgânicas ou orgânicas
que, adicionadas ao meio corrosivo, objetivam evitar, prevenir ou
impedir o desenvolvimento das reações de corrosão, sejam elas na
fase gasosa, aquosa ou oleosa.

18. Como minimizar os efeitos?
Revestimentos
• Recentemente, desenvolveu-se novos materiais mais resistentes e
duradouros, como ligas metálicas, polímeros e cerâmicas.
• A questão principal é o custo, pois há materiais que custam até 50
vezes mais que os materiais atualmente em uso.

19. Série galvânica
• Au – Ag – Cu –Bi – Sn – Pb –Ni – Co – Fe – Cr –
Zn – Al – Mg
Ordem crescente de oxidação dos metais.