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5/13/2018 Aula 5 - Velocidade _ polariza o_ passiva o - 25.03 - slidepdf.com
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CORROSÃO METÁLICA
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Dia Segunda Terça Quarta Sexta Sexta
Turma 4 2 5 1 3
REUNI Luís Maryelzy Dayanne Kytéria JeanneLocal Sala 8 Sala 6 Sala 6 Sala 6 Sala 6
Horário T56 M56 M56 M56 T56
Horário Segunda Terça Quarta Quinta Sexta
7:00-8:40 (M12)
8:55-10:35 (M34)10:50-12:30 (M56)
Felipee Lucas
Nícolas Rafael Chou Rafael
13:00-14:40 (T12)
14:55-16:35 (T34)
16:50-18:30 (T56) Brunna Nícolas Kelvin Felipe Kelvin
Dia Segunda Terça Quarta Sexta Sexta
Turma 4 2 5 1 3
Monitor Chou Lavosier Brunna Lavosier LucasLocal Sala 8 Sala 6 Sala 6 Sala 6 Sala 6
Horário T56 M56 M56 M56 T56
•Tutores de EaD (Bolsistas REUNI)
•Monitores
•Sala dos monitores (2º andar)
Informações sobre Plantões EaD e Monitoria
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Quadro resumo
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Tópicos de aula
Velocidade de corrosão.
Polarização.Passivação.Diagrama de Pourbaix.
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VELOCIDADE DE CORROSÃO
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VELOCIDADES DE CORROSÃO
Velocidade média: permite estimar o tempo de vida
útil de uma determinada estrutura.Pode ser medida pela diferença de peso do materialmetálico ou pela determinação da concentração de íonsmetálicos em solução.
Velocidade instantânea: permite verificar anecessidade de aumentar/diminuir a concentração deum inibidor em um dado momento.
Pode ser determinada pela seguinte equação:
m: massa do metal (g)K: equivalente eletroquímico do metal (massa molar/carga)i: corrente de corrosão ( velocidade de corrosão ) (Ampère)
t: tempo (segundo)F: constante de Faraday (96.487 Coulomb)
Determinações de velocidade válidas apenas paracorrosões uniformes (não localizadas)
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Curvas representativas de velocidades de corrosão
Curva A: velocidade de corrosão eletroquímica.Ocorre quando a superfície metálica não varia, oproduto de corrosão é inerte e a concentração do
agente corrosivo é constante.
Curva B: idêntica a A, porém há um período deindução que está relacionado ao tempo gastopelo agente corrosivo para destruir películas
protetoras previamente existentes.
Curva C: velocidadeinversamente proporcional à
quantidade do produto decorrosão formado. Ocorre
quando o produto decorrosão é insolúvel e adere
à superfície metálica.
Curva D: velocidade decresce rapidamente. Ocorre
quando os produtos decorrosão são solúveis.
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FATORES QUE INFLUENCIAM A VELOCIDADE DECORROSÃO
Efeito do oxigênio dissolvido: velocidade no início érápida, tendendo a diminuir com a formação dacamada de óxido.
Aumento da concentração de oxigênio, inicialmenteacelera a corrosão do ferro, pois O2 consome os
elétrons gerados na reação anódica, de acordo com:42 ++ 4e
-OH
-O2H2O
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Concentração crítica de O2: a partir da qual avelocidade de corrosão decresce (formação de
película passivadora).
Películas passivadoras podem sofrer fraturas edar origem a pilhas locais (ativa-passiva): severa
corrosão localizada.
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FATORES QUE INFLUENCIAM A VELOCIDADE DECORROSÃO
Efeito do pH: na corrosão do ferro, em água
aerada e temperatura ambiente.
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FATORES QUE INFLUENCIAM A VELOCIDADE DECORROSÃO
Efeito do pH: na corrosão do ferro, em água
aerada e temperatura ambiente.pH < 4: aumento da taxa de corrosão devido aofato da possibilidade de redução do H+, além do
O2, presente no meio.
nH+
ne-
H2n/2+
nH+
+O2n/4 ne-
H2On/2+
pH 4-10: taxa de corrosão independe do pH.Dependerá da rapidez com que O2 difunde para asuperfície metálica (reação de controle catódico).
+ n/2H2O ne-
n/4O2 + nOH-
pH > 10: taxa de corrosão diminui, pois o Fe setorna passivo na presença de álcalis (formação dehidróxidos insolúveis) e O2 dissolvido (formação de
óxidos insolúveis).
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FATORES QUE INFLUENCIAM A VELOCIDADE DE
CORROSÃOEfeito da temperatura: geralmente, o aumento datemperatura acelera a corrosão, pois aumenta acondutividade do eletrólito.
Efeito de sais dissolvidos: sais podem agiracelerando (aumento condutividade) ou retardando(precipitação de produtos de corrosão, diminuiçãosolubilidade O2, ação passivadora) a velocidade de
corrosão.
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POLARIZAÇÃO
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RELAÇÃO DA POLARIZAÇÃO COM A VELOCIDADE DECORROSÃO
Em princípio: quanto maior a ddp entre doiseletrodos, maior seria a velocidade de corrosão.Entretanto, E é um parâmetro termodinâmico (DG)e, utilizá-lo na análise cinética, sem levar emconsideração outros fatores, pode induzir a
conclusões errôneas.A ddp indica apenas quem atuará como anodo oucatodo.A velocidade das reações anódica e catódicadependerá das características de polarização dosistema.
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SOBREPOTENCIAL (h)Todo metal imerso em solução contendo seuspróprios íons, possui um potencial (E).
Se uma corrente (I) circular por esse eletrodo, Evariará, e o novo valor E’ dependerá de I aplicada.A diferença entre esses dois potenciais é conhecidacomo sobrepotencial, dado por:
h = E’ - E
POTENCIAL DE CORROSÃO (Ecorr)Caso em que o potencial inicial é diferente dopotencial de equilíbrio termodinâmico, devido areações e fenômenos que interferem no processo.
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POLARIZAÇÃOVariação de Ecorr ao circular uma corrente pelo
eletrodo.Dois metais ligados e mergulhados em um eletrólitoestabelecem uma diferença de potencial que diminuicom o tempo (Eanodo se aproxima Ecatodo e vice-versa).Polarização dos eletrodos: polarização catódica epolarização anódica.
Se anodo e catodo estiverem emcurto-circuito e o eletrólito for de altacondutividade, R é muito pequeno e,então, a corrente de corrosão serámáxima (ponto de intersecção das
curvas de polarização).
Em cada ponto da curva, a voltagemda célula E ’ cel é dada por:
E’ cel = E’ Cu – E’ Zn = I’R
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PASSIVAÇÃO
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PASSIVAÇÃONas condições em que o material se torna passivo,seu comportamento eletroquímico revela umpotencial mais nobre (menos ativo), sofrendocorrosão mais lenta.
A passivação é um processo que depende domaterial e do meio.
Alguns metais e ligas se passivam ao ar (Cr, Ni, Zretc), enquanto outros sofrem passivação em meiosmuito específicos (Pb em H2SO4, Mg em H2O, Fe emHNO3).
A passivação melhora a resistência à corrosão e éconseguida por oxidação usando-se substânciasconvenientes (HNO3 conc., K2Cr2O7, O2 do ar) oupor polarização anódica.
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PASSIVAÇÃOA passivação é causada pela deposição de um filmede óxido ou hidróxido sobre a superfície metálicaou por um estado oxidado da superfície, queimpedem o contato entre o metal e o meiocorrosivo.
A passividade de um metal pode ser destruída por
substâncias redutoras, polarização catódica e íonshalogenetos (principalmente, Cl-), que penetra nacamada passivadora ou a dispersa.
Na pilha ativa-passiva que se forma, a área anódicaestá localizada nos pontos em que houve destruiçãoda passividade e, como essas áreas são muito
pequenas em relação à área catódica, haverácorrosão acelerada nesses pontos.
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DIAGRAMA DE POURBAIX
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DIAGRAMA DE POURBAIXAs reações mais relevantes nos processoscorrosivos são:
Reação (1) só depende do potencial (termo em e-);(2) e (3) dependem do potencial e do pH (termosem H+ ou OH-); (4) e (5) dependem somente do pH.
Para representar essas reações dependentes de ambos,pH e potencial, Marcel Pourbaix desenvolveu diagramasdo tipo E vs pH.
+ ne-
Mn+
M
M + ++H2On M(OH)n nH+
ne-
ne-
MOn-
H2O+ ++M 2n(OH-)
M + n(OH-) M(OH)n
MOn-
nH+
+ M(OH)n
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
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DIAGRAMA DE POURBAIXMétodo gráfico que relaciona E e pH, e apresentauma possibilidade para se prever as condições sobas quais pode-se ter corrosão, imunidade oupassividade.
Apenas um metal é representado em cada diagrama.
O diagrama é, normalmente, simplificado e mostra
de forma sumária o comportamento previsto paraum metal puro imerso em água pura.
Extremamente útil no estudo da corrosão e daproteção contra corrosão dos metais em meioaquoso.
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Diagrama simplificado de potencial e pH para osistema Fe-H2O
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Reações que só dependem do pH são representadas por um conjunto de retasparalelas ao eixo das ordenadas.
Reações que só dependem de E são representadas por um conjunto de paralelasao eixo das abscissas.
Reações que dependem do pH e de E são representadas por um conjunto de retasparalelas e inclinadas em relação aos eixos coordenados.