Tipos de corros?o do alumínio

1. corros?o atmosférica

A forma mais comum de corros?o do alumínio. A corros?o atmosférica do alumínio ocorre como resultado da exposi??o a elementos naturais. Devido à sua probabilidade de ocorrer na maioria dos locais, a corros?o atmosférica é responsável pela maior parte dos danos totais causados ao alumínio por todos os tipos de corros?o combinados no mundo.

A corros?o atmosférica pode ser dividida em três subcategorias. S?o elas: seca, molhada e húmida, dependendo do nível de humidade do ambiente de servi?o.

• corros?o seca(Humidade <30%): Apenas ocorre uma oxida??o química lenta;
• corros?o por humedecimento(Humidade 30%-60%): Corros?o galvanica localizada iniciada por uma fina película líquida;
• corros?o galvanica(Humidade > 60%): a película líquida espessa acelera a migra??o de i?es e a taxa de corros?o aumenta significativamente.

Uma vez que os níveis de humidade podem variar muito em fun??o da sua localiza??o, certas áreas sofrer?o maior corros?o do que outras.

Outros factores ambientais que afectam a extens?o da corros?o atmosférica s?o as mudan?as na dire??o do vento, a temperatura e a precipita??o. A concentra??o e o tipo de poluentes no ar e a proximidade de grandes massas de água também desempenham um papel importante.

2. corros?o galvanica

A corros?o por acoplamento galvanico, também conhecida como corros?o de metais dissimilares, afecta o alumínio quando este está fisicamente ou através de um eletrólito ligado a um metal nobre. O metal nobre pode ser qualquer metal que tenha uma reatividade inferior à do alumínio.

A reatividade de um metal depende da sua posi??o na série eletroquímica. Se outro metal da série eletroquímica estiver mais afastado do alumínio, a gravidade da corros?o será maior.

A resistência à corros?o é mais elevada na intersec??o onde os dois metais se encontram e diminui à medida que se afasta dessa interface.

Por exemplo, se o alumínio e o lat?o estiverem em contacto um com o outro ou mesmo próximos um do outro e forem colocados na água do mar, forma-se uma célula primária. A parte de alumínio irá ent?o corroer-se porque actua como anodo (terminal positivo).

Isto pode ser um problema em embarca??es onde os acessórios de lat?o podem estar perto de acessórios de alumínio que est?o imersos em água do mar. Os electr?es fluem do alumínio para o lat?o através da água do mar.

Este tipo de célula primária pode formar-se inadvertidamente e causar corros?o por acoplamento galvanico noutros ambientes de servi?o. A corros?o por acoplamento galvanico é muito mais rápida do que a corros?o atmosférica normal.

• Diferen?a de potencial > 0,2Vocorreu significativamente no momento e a taxa de corros?o foi positivamente correlacionada com o rácio da área do cátodo/anodo;
• Cenário típico: Os componentes de alumínio e os acessórios de lat?o num navio s?o conduzidos através da água do mar, com o alumínio como anodo, corroendo até 0,5 mm por ano, uma melhoria de 20 vezes em rela??o ao estado isolado;
• Estratégia de prote??o: Isolamento de metais diferentes através de espa?adores isolantes ou anodiza??o da superfície do alumínio.

3. fissuras

A corros?o por pite é um fenómeno de corros?o superficial caracterizado pelo aparecimento de pequenos orifícios (pites) na superfície do alumínio metálico. Normalmente, estes buracos n?o afectam a resistência do produto. Em vez disso, é uma quest?o estética, mas pode levar a falhas se a aparência da superfície for crítica.

A corros?o por pite ocorre normalmente em áreas onde est?o presentes sais na atmosfera, uma vez que a presen?a de ani?es cloreto é responsável por ela. Os sulfatos também provocam, em certa medida, a corros?o por pite. O pior caso de corros?o por pite é observado na presen?a de sais alcalinos e ácidos.

condi??o de acionamento::

• Concentra??o de i?es cloreto (Cl-) > 0,5 mol/L;
• A presen?a de inclus?es ou defeitos de contorno de gr?o na superfície;
• O potencial da liga é mais elevado do que o potencial de rutura local (>0,4V vs SCE).
  Mecanismo de extens?o::
• A hidrólise do Al3? no poro de ataque produz ácido (pH até 2-3) e o enriquecimento de Cl- forma um ciclo autocatalítico;
• A taxa de crescimento da profundidade do furo pode ser de até 0,1 mm/mês, e a rela??o profundidade/largura é frequentemente >10:1.

Para que a corros?o por pite ocorra, o potencial da liga deve ser superior ao potencial do eletrólito (solu??o salina). A presen?a de defeitos superficiais nos limites dos gr?os e de partículas de segunda fase é um precursor da forma??o de pites.

4. corros?o em fendas

A corros?o em fendas é uma forma de processo de corros?o localizada nos materiais. A sobreposi??o de materiais ou erros de conce??o n?o intencionais podem levar à forma??o de fendas. Como resultado, a acumula??o de água do mar nestas bolsas pode levar à corros?o em fendas.

Mesmo um pequeno espa?o entre o parafuso e a estrutura é suficiente para iniciar este tipo de corros?o. Com o tempo, o alumínio do material dissolve-se e precipita-se na água do mar. Este alumínio iónico absorve o oxigénio do ar circundante e os i?es de hidróxido do eletrólito para formar hidróxido de alumínio.

áreas geometricamente restritas (por exemplo, costuras de flanges, fendas de rebites) formam células de oclus?o devido a diferen?as na difus?o de oxigénio:

• fase inicialDissolu??o do alumínio: A dissolu??o do alumínio é determinada pela diferen?a de concentra??o de oxigénio dentro e fora da lacuna (Al→Al3?+3e-);
• período de desenvolvimento: A hidrólise do Al3? leva a uma diminui??o do pH e à migra??o do Cl- para a concentra??o;
• planaltoO sistema de prote??o contra a corros?o: mantém um microambiente fortemente corrosivo a pH ≈ 2, com o maior risco a uma largura de fenda de 0,1-0,5 mm.

Na presen?a de cloretos, esta redu??o de oxigénio torna as fendas ácidas, o que acelera a velocidade de corros?o.

5. corros?o intergranular

No caso do alumínio, os limites de gr?o s?o electroquimicamente diferentes em compara??o com a microestrutura da liga. Isto leva ao estabelecimento de um potencial eletroquímico e à troca de electr?es entre os dois.

Existem diversas varia??es de corros?o intergranular com base no tratamento termoquímico e na estrutura do metal. Em diferentes séries dealumínioTambém foi encontrada em graus variáveis. Por exemplo, as ligas da série 6xxx s?o relativamente insensíveis a este tipo de corros?o do alumínio.

O caminho do anodo varia consoante os sistemas de ligas diferentes. Na série 2xxx, aparece como uma faixa estreita em ambos os lados do contorno de gr?o, enquanto na série 5xxx aparece como um caminho contínuo ao longo do contorno de gr?o.

O fenómeno de dissolu??o preferencial ao longo dos limites dos gr?os resulta da heterogeneidade dos tecidos:

• Departamento de 2xxx: A precipita??o de CuAl? nos limites dos gr?os leva a uma zona pobre em cobre (anodo);
• Departamento de 5xxx: Desalojamento seletivo desencadeado por uma fase β contínua (Mg?Al?);
• protegerO tratamento de envelhecimento T6 reduz a profundidade da corros?o nos limites de gr?o do 80%.

Tal como a corros?o por picadas, a corros?o intergranular come?a com a picada. No entanto, propaga-se mais rapidamente ao longo dos limites de gr?o susceptíveis.

6) Corros?o por fragmenta??o

A corros?o por fragmenta??o é um tipo específico de corros?o intergranular encontrado em ligas de alumínio com uma estrutura orientada pronunciada. Isto é particularmente evidente em produtos de alumínio que foram sujeitos a um processo de laminagem a quente ou a frio.

Ocorre ao longo de limites de gr?o alongados na microestrutura. O termo "spalling" (fragmenta??o) resulta do facto de os produtos de corros?o serem muito maiores e darem a impress?o de se levantarem da superfície do material.

Este tipo de corros?o do alumínio estende-se acima da superfície e acumula tens?es lateralmente no produto. Por sua vez, isto leva a uma a??o inicial de encravamento na superfície antes de migrar para o corpo do produto. Ocorre uma delamina??o grave e o material enfraquece. Pode ocorrer degrada??o da superfície, como pitting, spalling e blistering.

As séries 2xxx, 5xxx e 7xxx s?o mais susceptíveis à corros?o por esfolia??o devido à sua estrutura de gr?o altamente orientada. Este facto torna os limites de gr?o mais sensíveis à corros?o intergranular. Corros?o laminar de placas laminadas devido à organiza??o anisotrópica:

O teste acelerado da solu??o EXCO durante 48 horas simula o nível de corros?o natural durante 10 anos.

A expans?o de volume dos produtos de corros?o (Al → Al(OH)? aumento de volume por um fator de 6,3) desencadeia tens?es entre camadas (>100 MPa) na dire??o de laminagem paralela;

A suscetibilidade à corros?o por esfolia??o pode ser modificada através da redistribui??o dos precipitados utilizando métodos de tratamento térmico.

7) Corros?o geral

Quando a corros?o ocorre quase uniformemente na superfície de um produto de alumínio, trata-se de corros?o uniforme ou total.

Esta corros?o ocorre quando os produtos s?o frequentemente expostos a meios fortemente ácidos ou alcalinos. Pode também ocorrer na presen?a de potenciais electroquímicos elevados quando o produto se encontra num eletrólito. Um exemplo típico é a oxida??o de folhas de alumínio em solu??es ácidas.

A corros?o uniforme é o resultado do movimento contínuo das regi?es anódica e catódica em contacto com o eletrólito e manifesta-se como um ataque corrosivo uniforme na superfície.

A camada de óxido é também instável em solu??es de pH alto e baixo e n?o protege o metal subjacente. A espessura do material diminui e acaba por se dissolver completamente.

Os ataques n?o s?o totalmente consistentes e haverá picos e vales. N?o existem pequenas áreas de corros?o profunda suficientes para chamar a isto um exemplo geral de corros?o.

A película de passiva??o dissolve-se completamente em ambientes fortemente ácidos (pH 9):

• taxa de corros?o: >1,2 mm/ano a pH 9;
• O ácido nítrico concentrado (65%) reduz a taxa para 0,001 mm/ano devido a uma forte passiva??o.

8. corros?o deposicional

A corros?o por deposi??o ocorre quando metais diferentes s?o depositados numa superfície de alumínio, resultando numa corros?o localizada grave.

Imagine a água a passar por um tubo de cobre. à medida que a água passa, absorve i?es de cobre. Estes i?es de cobre est?o agora em solu??o. Quando esta solu??o entra em contacto com uma superfície ou um recipiente de alumínio, deposita estes i?es de cobre sobre ele.

Estes i?es formam agora uma protocélula subtil e, se o i?o for baixo na série eletroquímica ou na protocélula, corroerá o alumínio por picadas. Quanto maior for a diferen?a entre o alumínio e os i?es depositados eletricamente acoplados, mais grave será a corros?o.

Mesmo as solu??es de i?es de cobre a uma concentra??o de 1 ppm s?o conhecidas por causarem uma corros?o grave das superfícies de alumínio.

Os metais que podem causar a corros?o dos depósitos de alumínio s?o conhecidos como "metais pesados". Alguns metais pesados importantes s?o o cobre, o mercúrio, o estanho, o níquel e o chumbo.

A película de passiva??o dissolve-se completamente em ambientes fortemente ácidos (pH 9):

• taxa de corros?o: >1,2 mm/ano a pH 9;
• O ácido nítrico concentrado (65%) reduz a taxa para 0,001 mm/ano devido a uma forte passiva??o.

A corros?o causada por este método é mais pronunciada em solu??es ácidas do que em solu??es alcalinas. Este facto deve-se à baixa solubilidade destes i?es em solu??es alcalinas.

9. fissura??o por corros?o sob tens?o (SCC)

A fissura??o por corros?o sob tens?o (aqui referida como SCC) é uma forma de corros?o intergranular que pode levar à falha completa de pe?as de alumínio.

Para que esta corros?o ocorra, é necessário que estejam reunidas três condi??es. As ligas sensíveis s?o as primeiras destas condi??es. Nem todas as ligas de alumínio s?o igualmente susceptíveis à corros?o sob tens?o. As ligas de elevado limite de elasticidade s?o mais susceptíveis à fissura??o por corros?o sob tens?o.

A segunda condi??o é que o ambiente em que será utilizado deve ser húmido ou molhado. A terceira condi??o é a presen?a de tens?o de tra??o no material. Esta tens?o de tra??o é a causa da propaga??o da fenda e da sua propaga??o através do metal.

trípticoLigas sensíveis (por exemplo, 7075-T6), tens?o de tra??o (> tens?o de cedência 30%), meios corrosivos (solu??o de Cl):

• Tipo de fissura: ao longo do gr?o (IGSCC) ou através do gr?o (TGSCC);
• O fator crítico de intensidade de tens?o (KISCC) pode ser reduzido para 30% da resistência convencional.

Existem dois tipos de processos SCC. O primeiro é a fissura??o por corros?o sob tens?o intergranular (IGSCC), em que as fissuras se propagam ao longo dos limites dos gr?os. O segundo é a fissura??o por corros?o sob tens?o através dos gr?os (TGSCC), em que as fissuras se propagam através dos gr?os e n?o ao longo dos limites dos gr?os.

10. corros?o por eros?o

A corros?o por eros?o do alumínio é causada pelo impacto de jactos de água a alta velocidade sobre o corpo de alumínio.

Dois factores que agravam a eros?o-corros?o s?o o caudal da água e o seu pH. A presen?a de carbonato e de sílica na água aumenta ainda mais a taxa de corros?o.

Em água pura, a corros?o do alumínio ocorre a um ritmo lento. No entanto, esta taxa aumenta quando o pH excede 9. Em água ácida, a corros?o é ainda mais rápida.

Dinamica dos fluidos e corros?o química em sinergia:

• alta velocidade(>5m/s) destrói a película de passiva??o;
• um fluido arenosoDanos induzidos pela intera??o abras?o-corros?o;
• colapso do vacúoloGera uma press?o de impacto >1GPa que resulta na descama??o da superfície.

A eros?o-corros?o pode ser evitada através do controlo dos factores acima referidos. A eros?o-corros?o pode ser significativamente reduzida através da redu??o da velocidade da água, da manuten??o da qualidade da água, ou de ambos. Melhorar a qualidade da água significa manter o pH t?o próximo do neutro (<9) quanto possível e reduzir os níveis de sílica e carbonato.

11. fadiga por corros?o

é bem sabido que a fadiga pode levar à falha total do produto se n?o for controlada. No caso do alumínio, a fissura??o por fadiga pode atuar como um ponto de inicia??o para a corros?o por picadas.

A fadiga por corros?o ocorre quando o alumínio é repetidamente sujeito a baixas tens?es durante um longo período de tempo. Em ambientes corrosivos, como a água do mar e as solu??es salinas, é mais provável que ocorra o início e a expans?o de fissuras.

Redu??o sinérgica do limite de fadiga por cargas alternadas e meios corrosivos:

• 3,5% de solu??o de NaCl, a vida à fadiga da liga de alumínio 2024-T3 cai para 10% num ambiente seco;
• A taxa de extens?o da fenda é regulada por ΔK (amplitude do fator de intensidade da tens?o) e pela frequência (limiar crítico de 10 Hz).

A fadiga por corros?o n?o pode ocorrer se a água n?o estiver presente na atmosfera. Também é largamente independente da dire??o da tens?o, uma vez que a propaga??o da fissura se faz principalmente através do cristal. Assim, ao contrário do que acontece no caso do SCC, a tens?o n?o afecta a sua propaga??o.

12. corros?o filamentosa

A corros?o filamentosa ou por vermes come?a como uma picada. Come?a no ponto em que a tinta se descola da superfície do alumínio. A causa pode ser um risco ou abras?o na superfície que exp?e a superfície metálica por baixo.

Na presen?a de ani?es cloreto e de humidade elevada, a corros?o filiforme pode facilmente ocorrer e propagar-se. Embora comece como corros?o por pites de água salgada, propaga-se como corros?o em fendas.

A cabe?a da minhoca é ácida e tem um elevado teor de cloreto. Absorve oxigénio e actua como um anodo. A segunda metade do rasto da minhoca actua como cátodo e dá-se a rea??o.

Corros?o autopropulsada formada em defeitos do revestimento:

• A zona ácida na cabe?a (pH ≈ 1-2) e a zona alcalina na cauda (pH ≈ 10-12) formam um gradiente eletroquímico;
• Taxa de extens?o 0,1-0,5 mm/dia, trajetória controlada pela trama da matriz.

A corros?o filamentosa pode ser evitada mantendo a superfície intacta e selando todas as pequenas fendas com tinta ou cera. Se possível, a humidade relativa do ambiente deve ser reduzida.

13. corros?o microbiológica(MIC)

A corros?o microbiologicamente induzida ou MIC é a corros?o causada por microorganismos/fungos. Este tipo de corros?o é comum nos depósitos de combustível e de óleo lubrificante.

Os microrganismos e os fungos podem desenvolver-se na presen?a de água no óleo. Alguns destes organismos s?o capazes de consumir o óleo e excretar ácidos que podem provocar a corros?o dos recipientes de alumínio utilizados para o armazenamento.

Este ácido pode causar corros?o nos contentores de alumínio e, eventualmente, provocar fugas.

desencadeada pelo metabolismo microbiano, como as bactérias redutoras de sulfato (SRB):

• O ambiente anaeróbio produz H?S para destruir a película de passiva??o;
• Os biofilmes formam células de concentra??o de oxigénio;
• A área de separa??o da fase aquosa do sistema de combustível é uma área de alta incidência que requer drenagem regular e adi??o de biocida.

Para evitar esta situa??o, o óleo deve ser purificado o mais possível para remover a água. Também é necessário efetuar uma drenagem regular do depósito após a purifica??o. Se n?o for possível melhorar a qualidade do combustível, a germina??o pode ser evitada através da utiliza??o de biocidas.