2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38
Os métodos tradicionais de proteção de metais contra corrosão são cada vez menos propensos a atender aos requisitos técnicos que se aplicam às propriedades de desempenho de estruturas e materiais críticos. Vigas de rolamento em estruturas de casas, linhas de dutos e revestimentos metálicos não podem prescindir apenas da proteção mecânica contra ferrugem quando se trata de uso prolongado do produto. Uma abordagem mais eficaz para a proteção contra corrosão é o método eletroquímico e, em particular, a passivação. Esta é uma das formas de utilizar soluções ativas que formam uma película protetora e isolante na superfície da peça.
Visão geral da tecnologia
Passivação deve ser entendida como o processo de formação de uma película fina sobre uma superfície metálica, cuja estruturacaracterizada por alta resistência. Além disso, as funções desse revestimento podem ser diferentes - por exemplo, em eletrólitos de bateria, não apenas prolonga a vida útil dos eletrodos, mas também reduz a intensidade da autodescarga. Do ponto de vista da proteção contra a corrosão, a passivação é uma forma de aumentar a resistência de um material a um ambiente agressivo que provoca o desenvolvimento de ferrugem. O mesmo mecanismo de formação de um revestimento isolante protetor pode ser diferente. Os métodos eletroquímicos e químicos são fundamentalmente diferentes, mas em ambos os casos, o resultado final será a transição da estrutura externa da peça para um estado quimicamente inativo.
Princípio de proteção eletroquímica anticorrosiva
O fator chave na passivação eletroquímica é o efeito de uma corrente externa na superfície do alvo. No momento da passagem da corrente catódica através da estrutura metálica corrosiva, seu potencial muda na direção negativa, o que também altera a natureza do processo de ionização das moléculas da peça. Sob condições de exposição anódica do lado de um polarizador externo (típico para meio ácido), pode ser necessário um aumento na corrente. Isso é necessário para suprimir o polarizador e, posteriormente, obter proteção anticorrosiva total. No entanto, com o aumento da passivação da superfície devido à corrente externa, a liberação de hidrogênio aumenta, o que leva à hidrogenação do metal. Como resultado, inicia-se o processo de dissolução do hidrogênio na estrutura metálica, seguido pela deterioração das propriedades físicas da peça.
Catodométodo de proteção
Este é um tipo de isolamento eletroquímico anticorrosivo que utiliza a técnica de aplicação de corrente catódica. Mas este método pode ser implementado de diferentes maneiras. Por exemplo, em alguns casos na produção, uma mudança de potencial suficiente é fornecida conectando a peça a uma fonte de corrente externa como um cátodo. O ânodo é um eletrodo auxiliar inerte. Este método realiza a passivação de costuras após a soldagem, protege plataformas metálicas de estruturas de perfuração e tubulações subterrâneas. As vantagens do método de passivação catódica incluem eficiência na supressão de vários tipos de processos de corrosão.
Além de danos gerais por ferrugem, a corrosão por pites e intergranular é evitada. Tais métodos de ação eletroquímica catódica como protetor e galvânico também são praticados. A principal característica dessas abordagens é o uso de um metal mais eletronegativo como polarizador. Este elemento está em contato com o produto protegido e atua como ânodo, sendo destruído durante a operação. Métodos semelhantes são geralmente usados para isolar pequenas estruturas, partes de edifícios e estruturas.
Método de proteção do ânodo
Com o isolamento anódico de peças metálicas, o potencial se desloca no sentido positivo, o que também contribui para a resistência da superfície aos processos de corrosão. Parte da energia da corrente anódica aplicada é gasta na ionização do metalmoléculas, e a outra parte - para suprimir a reação catódica.
Entre os fatores negativos desta abordagem está a alta taxa de dissolução do metal, que é incomparável com a taxa de redução da reação de corrosão. Por outro lado, muito dependerá do metal ao qual a passivação é aplicada. Estes podem ser materiais de dissolução ativa e peças com camadas eletrônicas incompletas, cuja estrutura no estado passivo também contribui para reações de frenagem e destruição. Mas em qualquer caso, para obter um efeito significativo de proteção anticorrosiva, é necessário o uso de grandes correntes de anodo.
Sob este ponto de vista, este método não é aconselhável para a manutenção de curto prazo do isolamento, no entanto, os baixos custos de energia para manter a corrente sobreposta justificam plenamente a passivação anódica. A propósito, o sistema de proteção formado no futuro requer uma força atual de apenas 10-3 A/m2.
Uso de inibidores químicos
Uma abordagem tecnológica alternativa para aumentar a resistência dos metais ao operar em ambientes agressivos. Os inibidores proporcionam passivação química, o que reduz a intensidade de dissolução dos metais e, em graus variados, elimina os efeitos nocivos dos danos causados pela corrosão.
Em si, um inibidor é, em certo sentido, um análogo da corrente sobreposta, mas com ação combinada química ou eletroquímica. Substâncias orgânicas e inorgânicas atuam como ativadores do filme protetor e, mais frequentemente -compostos complexos especialmente selecionados. A introdução de um inibidor em um ambiente agressivo provoca alterações na estrutura da superfície metálica, afetando as reações cinéticas do eletrodo.
A eficácia da proteção dependerá do tipo de metal, das condições externas e da duração de todo o processo. Assim, a longo prazo, a passivação do aço inoxidável exigirá mais recursos energéticos para neutralizar um ambiente agressivo do que no caso do latão ou do ferro. Mas o mecanismo de ação do próprio inibidor ainda terá um papel fundamental.
Inibidores-passivadores
Proteção anticorrosiva ativa de acordo com os princípios de formação de resistência passiva pode ser formada por diferentes inibidores. Assim, compostos de adsorção na forma de ânions, cátions e moléculas neutras são amplamente utilizados, os quais podem ter um efeito químico e eletrostático em uma superfície metálica. São meios universais de proteção anticorrosiva, mas seu efeito é reduzido em ambientes onde predomina a polarização do oxigênio. Por exemplo, um inibidor especial com propriedades oxidantes deve ser usado para passivar o aço inoxidável. Estes incluem molibdatos, nitritos e cromatos, que criam um filme de óxido com uma mudança de polarização positiva suficiente para liberar moléculas de oxigênio. Na superfície do metal ocorre a quimissorção dos átomos de oxigênio resultantes, bloqueando as áreas mais ativas do revestimento e criando um potencial adicional para retardar a reação de dissolução da estrutura metálica.
O uso de passivação na proteção de semicondutores
A operação de elementos semicondutores sob alta tensão requer uma abordagem especial para proteção contra corrosão. Em relação a esses casos, a passivação do metal se expressa no isolamento circular da região ativa da peça. Uma proteção de borda elétrica é formada usando diodos e transistores bipolares. A passivação planar envolve a criação de um anel protetor, bem como o revestimento da superfície cristalina com vidro. Outro método de passivação de mesa envolve a formação de uma ranhura para aumentar o nível de tensão máximo permitido na superfície de um cristal de metal estrutural.
Modificação de filme anticorrosivo
O revestimento formado como resultado da passivação permite uma variedade de reforços adicionais. Isso pode ser chapeamento, cromagem, pintura e criação de um filme de conservação. Métodos de reforço auxiliar da proteção anticorrosiva como tal também são usados. Para revestimentos de zinco, estão sendo desenvolvidas soluções especiais baseadas em componentes de polímero e cromo. Para um balde galvanizado normal, podem ser usados aditivos de lavagem não reativos.
Conclusão
A corrosão é um processo destrutivo que pode se manifestar de diferentes maneiras, mas em cada caso contribui para a deterioração de certas propriedades operacionais do metal. É possível excluir a ocorrência de tais processos de diversas formas, bem como o uso de metais nobres, que se caracterizam por uma redução inicialmentesensibilidade à ferrugem. No entanto, devido a certas razões financeiras e tecnológicas, nem sempre é possível o uso de proteção anticorrosiva padrão ou o uso de metais com alta resistência à corrosão.
A solução ideal nesses casos é a passivação - é um método relativamente acessível e eficaz de proteger metais de vários tipos. De acordo com alguns cálculos, um eletrodo com um inibidor devidamente selecionado pode ser suficiente para proteger contra corrosão uma linha de dutos subterrâneos de 8 quilômetros. Quanto às desvantagens, elas são expressas na complexidade técnica do uso de métodos eletroquímicos de passivação em princípio.
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