CORROSÃO

Responsável pelos maiores prejuízos mundiais, a corrosão provoca, só no Brasil, um prejuízo da ordem de 10 bilhões de dólares anuais (isso mesmo: dez Bi todo ano). Se os prejuízos ficassem só na área financeira, até que seria melhor tolerado, mas há quem se lembre do que aconteceu durante a final do Campeonato Brasileiro de 1992 no Maracanã: A grade da arquibancada cedeu, muitas pessoas caíram e se feriram gravemente (inclusive as que estavam embaixo) e três pessoas morreram. Um laudo sentenciou: Corrosão.

Calcula-se que 20% do ferro produzido anualmente em todo o mundo presta-se a repor as peças atacadas por este terrível monstro que é tão temido pelos engenheiros. Mas, antes de aplicar as medidas para proteção, deve-se saber uma coisa: Quais as causas da corrosão?

Você já deve saber que diferentes elementos possuem potenciais de oxidação diversos. Quanto maior o potencial de oxidação de uma substância, maior será a sua tendência de se oxidar. Este é o mesmo princípio da pilhas. Muito bem, aí reside todo o fundamento dos processos corrosivos, que serão destrinchados abaixo:

Por diferença de potencial (ddp) – O potencial de oxidação do ferro, ao perder dois elétrons é de 0,44V. O que aconteceria se colocássemos um prego de ferro em contato com um fio grosso de cobre? Ah, quase me esqueço de dizer: o potencial de oxidação do cobre é de –0,34 V. Como? Você disse que o cobre possui maior tendência de ganhar elétrons do que o ferro e, por isso, o cobre ficaria protegido enquanto o ferro iria sofrer corrosão? Tem certeza? Ok, está certíssimo! Faça esta experiência em casa: Um prego de ferro ligado por um fio fino a uma peça de cobre. Ambos mergulhados em água com sal dissolvido (para melhorar a passagem de corrente). No fim de alguns dias, vocês verão se formar uma laca alaranjada, que é o ferro que se oxidou.

Mas, não é só o ferro que se oxida. Se ao invés de ligar o prego de ferro a um pedaço de cobre, ligue-o a um pedaço de zinco (faça a experiência em casa). O potencial de oxidação do zinco? 0,76V. O zinco, nesse caso, é quem se oxida. Não diga que ele “enferrujou”! O único elemento que enferruja é o ferro; e se disserem que o zinco “enzincou” eu dou-lhes um tiro.

Pergunta: O potencial de oxidação do alumínio é de 1,66V, o que é bastante alto, logo, como podemos empregar o alumínio em esquadrias, janelas, portas etc., se ele têm grande tendência a sofrer corrosão? Por que ele não se oxida?

Resposta: Quem disse que ele não se oxida? Em fato, em presença de oxigênio da atmosfera, o alumínio reage da seguinte forma:

4 Al + 3 O₂ –> 2 Al₂O₃

O que acontece é que a ferrugem – uma mistura de diversos óxidos de ferro, como o FeO e o Fe₂O₃ – forma uma camada porosa, e por entre os “poros” penetra mais moléculas de oxigênio que irão atacar o ferro metálico formando mais ferrugem etc e tal. No caso do alumínio é diferente, o óxido de alumínio formado (também chamado de alumina) forma uma película vedante e impermeável, ou seja, nada passa por ela; impedindo assim que o oxigênio ataque mais alumínio. Por isso o alumínio possui uma tonalidade fosca. Essa idéia é empregada na fabricação de aço inoxidável (ou aço inox), que possui uma percentagem de cromo (mínimo de 13%), pois o cromo forma também um óxido impermeável. A cromagem também é um método de proteção, além de deixar a peça bem bonita. Na página seguinte deste artigo tratará de proteção à corrosão, por isso, continuemos.

Ah, uma observação: Os íons cloreto dissolvem esta camada de óxido de alumínio. Por isso, as esquadrias que vão ser instaladas em regiões litorâneas têm que receber uma camada de proteção para que não sofra ataques da maresia, que é a grande inimiga das instalações metálicas à beira-mar.

Por diferença de concentração – Voltando ao artigo sobre as pilhas, perto do final, veremos que se montarmos uma pilha de Daniell com as concentrações soluções dos dois eletrodos diferentes entre si, obteremos voltagens também diferentes em função destas concentrações. Agora, pensemos: E se tivermos dois eletrodos iguais (de ferro, por exemplo), mas que a solução de um deles for de concentração igual a 1 mol/L, enquanto a outra for de 0,1 mol/L ? Bem, o ?Eº será igual a zero, já que o oxidante e o redutor são elementos idênticos, com potenciais iguais. Se aplicar a equação de Nernst teremos que o ?E será igual a 0,03 volts. Voltagem muito baixa? Sim, é; mas, o suficiente para que haja ddp e, desse modo, corrosão.

Um exemplo prático é sempre bem-vindo, não é? Suponha que se tenha uma peça de aço soldada a outra. Qualquer diferença entre as duas peças em termos de produção (já que elas podem ter vindo de duas fundições diferentes) acarretará em maior ou menor percentual de ferro. Assim, a que tiver percentual (ou concentração) de ferro será a área anódica, sujeita a corrosão.

Por diferença de aeração – Este processo é um tanto curioso. Se pegarmos uma peça de ferro e deixarmos cair algumas gotas de solução de NaCl a 3%, de modo que fique uma única “poça” na referida peça, notaremos após certo tempo, que aparece uma área anódica (com ponto de corrosão) no meio da “poça”. O motivo para isso é a diferença da quantidade de oxigênio envolvendo a peça. Assim, como nas bordas da referida “poça” há maior quantidade de oxigênio circundante, é nessa parte que aparece a zona catódica (protegida da corrosão). Não é preciso ser Lavoisier para deduzir que, sendo as bordas mais oxigenadas as regiões catódicas, a região interior da poça é a região anódica e que, por diferença de concentração, é no meio da “poça” que haverão os pontos corrosivos.

Um exemplo real? Pois não! Uma peça de aço com uma parte engastada em concreto sofrerá corrosão na parte engastada, devido à deficiência de aeração.

Por deformação – Já repararam que os primeiros pontos de um prego a sofrerem corrosão é a ponta e a cabeça? Isso acontece devido à deformação da peça. O motivo? Ela de novo: diferença de concentração! Quando acontece alguma deformação na peça (como se entortarmos uma barra de ferro, por exemplo), haverá uma diferença de concentração entre os diversos pontos da peça, já que ela foi fundida como uma peça inteiriça a princípio. Entortando-a, expomos o “miolo”, digamos assim, de modo que haja uma descontinuidade da área externa da peça, aparecendo assim os pontos corrosivos. Uma viga de aço, por exemplo, que tenha sido dimensionada para sustentar determinado peso, e acabe tendo que suportar um peso maior, irá se deformar e tendo maior tendência a sofrer ataques corrosivos com mais intensidade. Por isso, os engenheiros projetam a estrutura com uma certa folga, para o caso da viga ter que suportar um peso maior e não se deforme com facilidade.

Ação local – Se mergulharmos uma peça de zinco de extrema pureza (da ordem de 99% de pureza) em ácido clorídrico o que observaremos (potencial de oxidação = 0,76V)? Nada! Isso mesmo, nada. O motivo é a grande pureza da peça, que forma uma cama de corrosão que protege a peça toda (como no caso do alumínio exposto ao ar). Mas, se tivermos uma peça de zinco comercial, que não é muito puro, teremos o aparecimento de micro-regiões catódicas. E se temos regiões catódicas, também temos regiões anódicas. Se temos regiões anódicas, teremos… É isso!

Bom, aqui foram relacionados os principais processos corrosivos. Se você tiver interesse em aprender mais, sempre pode fazer uma pesquisa bibliográfica. O livro “Corrosão” do Vicente Gentil é um dos melhores nesse sentido.

PROTEÇÃO À CORROSÃO

O principal problema da engenharia hoje é achar meios baratos e eficazes contra a corrosão. De um modo geral, as principais formas que os engenheiros têm para se armar contra este mal são descritas abaixo em oposição às causas expostas acima.

Baseada na modificação do projeto – De princípio, deve-se evitar o uso de materiais com potenciais diversos; se utilizarmos uma seção de tubulação de cobre com registros de ferro, aparecerá uma ddp e, por conseguinte, corrosão.

Deve-se utilizar materiais mais resistentes à corrosão, mas que estejam dentro do custo do projeto. Afinal qual engenheiro que não sonhou em ter toda uma estrutura metálica de ouro? Está certo que ficaria um pouco caro, mas a beleza e a ausência de corrosão seria o ideal. Seria, mas ninguém tem tanto dinheiro assim. Tem-se que planejar o que pode ser feito dentro do custo da obra. Uma tinta protetora vai ajudar? Empreguemo-nas.

Também não se deve formar ângulos fechados onde películas protetoras não tenham aderência sendo, assim, inúteis; bem como evitar gradientes de concentração em reentrâncias e não permitir que haja o aparecimento de tensões que levem a deformações.

A drenagem de um equipamento deve ser primordial. Afinal, umidade, com um mínimo de sais dissolvidos forma um meio condutor favorecendo a perda de elétrons das superfícies metálicas, promovendo a corrosão. As áreas mais sujeitas à corrosão devem estar em locais de fácil acesso para vigilância, manutenção e conserto.

Baseada na modificação no metal – Modificando a natureza do metal, ou seja, adicionando elementos-liga, faz com que o potencial de oxidação seja alterado. Assim, as estruturas trabalharão melhor sem sofrer corrosão em meios ácidos ou básicos. Para os meios ácidos, o titânio e o molibdênio são os indicados, enquanto quea prata e o zinco são mais indicados para os meios básicos.

Baseada em revestimento protetor – Antes de se fazer o revestimento, deve-se preparar a superfície da peça. Esta preparação consiste na limpeza e remoção de qualquer partícula de sujeira ou ponto de corrosão que iriam dificulatar a ação do revestimento. Esta limpeza é feita das seguintes maneiras:

1. Limpeza com solventes (remoção de óleos e/ou graxas).
2. Limpeza manual (quando possível, para remoção de partículas em difícil acesso por parte do maquinário).
3. Limpeza com ferramenta mecanizada.
4. Limpeza com chama (que oxida todos os pontos sujeitos à corrosão e ataca compostos mais voláteis).
5. Jateamentos (como a areia é um poderoso atritante, ela remove todas as partes que estão fracamente grudadas à peça).
6. Decapagem ácida com o uso de inibidores (os inibidores protegem do ataque as superfífices da peça, mas não os compostos já oxidados, já que são porosos).
7. Decapagem básica (uma solução de NaOH dissolve os óxidos de ferro fazendo-os escoarem junto)

Baseada em revestimentos protetores – O melhor meio de prevenir que uma peça sofra corrosão é escondê-la do que pode lhe causar corrosão. Parece óbvio, não é? E é nisso que se baseiam os principais métodos de proteção. Para “esconder” as peças dos meios corrosivos, recorre-se à:

1. Eletrodeposição – A peça a ser protegiada funciona como catodo numa cuba eletrolítica, onde a solução contém um sal do metal a ser usado como como revestimento (além de outras substâncias para melhorar os aspecto e a condutividade da solução), podendo o anôdo ser feito do metal que irá revestir o catodo. Tal processo também é chamado de Galvanoplastia.
2. Galvanização – Consiste em recobrir uma superfície metálica com um banho de metal fundido (como zinco a 460–480ºC), por um período de 2 a 3 minutos. Após a galvanização, pega-se os poros com uma tinta rica em zinco. Se forem empregadas soluções de fosfatos metálicos, temos a famosa Fosfatização.
3. Anodização – Conforme visto na página anterior deste artigo, o alumínio possui grande resistência à corrosão devido à camada de óxido de alumínio que se forma em presença de oxigênio. Como tal camada é isolante e impermeável, o processo de oxidação estaciona e não avança até que esta película seja removida, como acontece em presença de soluções que contém íons cloreto. Para promover o processo de formação de Al₂O₃, pode-se fazer o seguinte:
   1. Exposição ao tempo;
   2. Eletroliticamente, sendo o alumínio usado como catodo em uma solução isenta de íons cloreto;
   3. Químicamente em banhos com carbonatos alcalinos a quente.

Baseada em proteção catódica – Estas duas últimas são as mais empregadas pela sua facilidade e grau de eficácia. São elas:

1. Galvânica – A estrutura a ser protegia é ligada a diversos eletrodos com potencial de oxidação maior do que o metal que constitui a estrutura. Estes eletrodos são chamados “Eletrodos de sacrifício”, já que são eles quem irão sofrer os efeitos da corrosão (para o caso de estruturas de ferro, emprega-se eletrodos de zinco). Desnecessário dizer que que têm que ser trocados de tempos em tempos. Este é um dos principais métodos de proteção de um navio. Os engenheiros calculam quantos e de que tamanho devem ser estes eletrosdos, bem como a distância de espaçamento entre eles.
2. Corrente impressa – Imaginem uma estrutura de difícil acesso. Fazer a manutenção e troca de eletrodos de sacrifício assim seria inviável. Por isso, emprega-se a “Corrente Impressa”, onde uma fonte de corrente contínua tem o pólo positivo (catodo) e o pólo negativo (anodo) é ligado a um eletrodo inerte (como grafite, por exemplo). Sendo inerte, o anôdo não sofreria ataques corrosivos, ficando livre da troca periódica.