As propriedades de corrosão do alumínio e suas ligas

Combinada com suas excelentes propriedades mecânicas, a resistência natural do alumínio à corrosão contribui para seu uso em navios, aeronaves, oleodutos, linhas de energia, tanques de produtos químicos, tubulações e recipientes para bebidas.

O alumínio e as ligas de alumínio têm sido amplamente utilizados em quase todas as aplicações industriais nos últimos 100 anos, perdendo apenas para o aço em uso. A principal razão é a relativa abundância do material juntamente com suas ótimas propriedades mecânicas e metalúrgicas.

Essas mesmas propriedades podem ser projetadas com precisão para atender a uma ampla gama de demandas, por meio do uso de diferentes processos de liga, têmpera e fabricação. A flexibilidade das ligas de alumínio, juntamente com sua inerente resistência à corrosão, permitiu seu uso em indústrias que vão desde transporte, embalagem e construção em geral até aeroespacial.

Principais Propriedades do Alumínio

O alumínio é um elemento químico metálico. Seus átomos formam uma rede cristalina semelhante à dos aços austeníticos, o que significa que não possui temperatura de transição dúctil-frágil (ao contrário dos aços não austeníticos).

Também é mais leve que o aço, com apenas um terço da densidade. No entanto, as ligas de alumínio têm uma alta relação resistência-peso. O alumínio puro é um material bastante dúctil com baixa resistência à tração, mas as ligas de alta resistência podem ter uma resistência à tração de até 690 MPa (100 ksi).

Além disso, o alumínio retém sua resistência em temperaturas extremamente baixas, tornando-o um bom material para uso em aplicações criogênicas. Também é um excelente condutor de calor e eletricidade, não sendo ferromagnético, característica importante para uso nas indústrias eletroeletrônica e elétrica (saiba mais sobre o assunto em Controle de Corrosão em Dispositivos Eletrônicos).

O alumínio é altamente reflexivo, com um atraente acabamento natural. A maioria das ligas é facilmente reciclável e não tóxica, tornando-as uma excelente escolha para embalagens de alimentos e bebidas.

Além disso, pode ser facilmente fabricado usando os métodos de usinagem mais comuns, e sua soldabilidade varia de razoavelmente boa a decente, dependendo da liga.

Resistência à corrosão natural do alumínio

Uma das propriedades mais importantes do alumínio é a sua resistência à corrosão, o que permite que as estruturas tenham uma vida útil bastante longa, mesmo nos casos em que a referida estrutura está exposta a mudanças climáticas extremas, ambientes de água do mar e água doce, ou vários solos e produtos químicos.

Combinada com suas excelentes propriedades mecânicas, essa resistência natural à corrosão contribuiu para o uso do alumínio em quase tudo, desde a construção naval, tubulações, linhas de energia, vários tanques e tubulações para produtos químicos, até a indústria de alimentos e bebidas e aplicações. Tintas Aeroespaciais de Alto Desempenho ( para obter mais informações de aplicação, consulte Revestimentos de aviação para prevenção de corrosão).

Em uma pequena reviravolta, o motivo dessa resistência à corrosão não é devido à baixa reatividade do alumínio, muito pelo contrário. O alumínio é um elemento altamente reativo, sendo apenas o berílio e o magnésio os mais reativos de todos os metais estruturais.

No entanto, essa mesma reatividade faz com que o alumínio puro se ligue espontaneamente ao oxigênio em uma camada de óxido altamente inerte. Essa barreira de óxido tem apenas 5 nm (50 Å) de espessura em uma atmosfera normal, mas é mais do que suficiente para proteger o núcleo, pois a casca se reforma instantaneamente se for danificada (supondo que haja oxigênio).

Além disso, enquanto a temperatura de fusão do alumínio puro é bastante baixa em 660 °C (1.220 °F), esse filme de óxido tem uma temperatura de fusão de mais de 2.000 °C (3.632 °F), tornando a soldagem de alumínio bastante complicada. A corrente alternada é usada, pois é capaz de quebrar o filme em vez de derretê-lo.

Em essência, as únicas situações em que o alumínio é suscetível à corrosão é quando não há oxigênio para reformar a camada de óxido se ela for danificada, ou se a camada for danificada mais rapidamente do que a auto-recuperação pode ocorrer (por exemplo, em condições extremamente ácidas). ambientes).

Corrosão de Alumínio

A corrosão do alumínio geralmente está associada ao fluxo de elétrons entre as regiões anódica e catódica do material em um eletrólito, como é frequentemente o caso da corrosão eletroquímica de outros metais básicos. A intensidade da corrosão neste caso depende da diferença de potencial das duas regiões, que se deve a defeitos microestruturais causados ​​por fabricação, soldagem e outros métodos de união. O efeito é aumentado ainda mais pela diferença no potencial elétrico dos materiais de liga (a liga nunca é perfeitamente homogênea, então existem micro-regiões onde o material de liga pode ser encontrado em quantidades ligeiramente maiores).

Escusado será dizer que este efeito só é agravado se a liga de alumínio estiver em contacto com um metal (ou outra liga) com um potencial diferente.

Devido ao efeito anticorrosivo do filme de óxido, a corrosão uniforme é rara e algum tipo de evento de corrosão localizada é mais provável de ocorrer, geralmente devido a uma combinação de fatores eletroquímicos e mecânicos.

Isso ocorre mais comumente na forma de degradação assistida mecanicamente, na qual o processo de corrosão é aumentado por pite, cavitação, erosão e atrito.

A corrosão pontual também pode ser causada por trincas por corrosão sob tensão (SCC), onde temos tensão de tração estática em um ambiente agressivo, ou fadiga por corrosão, se as cargas (e tensões) forem dinâmicas.

Por outro lado, embora a corrosão uniforme do alumínio seja rara, ela pode ocorrer em ambientes altamente ácidos ou alcalinos (portanto, valores de pH menores que 4 ou maiores que 9 devem ser evitados).

Em ambientes onde o filme de óxido pode se dissolver, como hidróxido de sódio ou ácido fosfórico, o alumínio se decompõe a uma taxa constante, dependendo da concentração e temperatura da solução. Dependendo desses fatores, a corrosão pode variar desde danos superficiais até a completa e rápida dissolução. Essa corrosão uniforme pode ser mais facilmente avaliada medindo a perda de peso ou espessura.

A corrosão uniforme é mais comum em alumínio puro, ligas diluídas e ligas não tratáveis ​​termicamente. Rugosidade da superfície, variações de espessura e diferentes concentrações de elementos de liga podem alterar significativamente a composição da superfície do material e criar regiões localizadas de íons positivos e negativos, levando a formas mais localizadas de corrosão.

Além disso, se a camada superficial de óxido for insolúvel no ambiente, ela leva a pontos fracos localizados no filme, onde as chances de corrosão são significativamente maiores do que nas outras regiões. Como já foi dito, essas fraquezas são ainda mais influenciadas pela ação mecânica.

Os tipos mais comuns de corrosão localizada no alumínio são:

  • Corrosão localizada.
  • Corrosão em fendas, incluindo corrosão por manchas e corrosão por cataplasma.
  • Corrosão filiforme.
  • Corrosão intergranular.
  • Corrosão por esfoliação, que é uma forma mais grave de corrosão intergranular que geralmente ocorre na empenagem da fuselagem e revestimento das asas das aeronaves.
  • Corrosão galvânica (embora a corrosão galvânica seja normalmente altamente localizada na natureza, em alguns casos pode aparecer como um afinamento uniforme do material se ocorrer na presença de um eletrólito altamente condutor e se a área anódica for grande o suficiente).
  • Corrosão biológica, que geralmente acompanha e acelera a corrosão por pites ou frestas.

Tanto a corrosão uniforme quanto a localizada são de natureza eletroquímica, e no caso da corrosão localizada (que é mais comum) ela é causada por uma diferença no potencial elétrico da região localizada. Os culpados mais comuns por essa variação de potencial são os microcomponentes catódicos encontrados na camada superficial, como CuAl2Fiel3 e sim. Existem outros mecanismos, principalmente causados ​​por impurezas, inclusões ou células de aeração diferencial.

O único tipo de corrosão localizada que pode ocorrer no alumínio que não é de natureza eletroquímica é a corrosão por contato, que é uma forma de oxidação seca.

O principal produto de corrosão é quase exclusivamente trihidróxido de alumínio (bayerita). Embora a maioria dos tipos de corrosão ocorra na presença de um eletrólito (principalmente água), a corrosão localizada do alumínio geralmente não ocorre em água extremamente pura à temperatura ambiente.

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