Folhas e folhas de alumínio resistem à corrosão porque uma película compacta de óxido com alguns nanômetros de espessura se reforma-em milissegundos após a exposição ao ar. Esse filme auto-renovador explica por que a folha de alumínio simples sobrevive a anos de serviço interno, e seus limites explicam por que o mesmo material falha rapidamente em ambientes externos ou em fábricas de produtos químicos. Compreender a base eletroquímica torna a escolha de anodização, revestimento ou projeto de junta muito mais previsível.
Por que o alumínio sofre corrosão: a linha de base eletroquímica
Na série galvânica, o alumínio é fortemente anódico e fica mais negativo do que a maioria dos metais estruturais, exceto o magnésio e o zinco. Quando o alumínio é acoplado ao aço, aço inoxidável ou cobre na presença de um eletrólito, o alumínio torna-se o ânodo de sacrifício e o metal mais nobre conduz a sua dissolução.
O óxido nativo também é anfotérico: é estável em aproximadamente pH 4 a pH 9 e se dissolve rapidamente em ácidos ou álcalis fortes. A água da chuva, os detergentes neutros e a maioria dos óleos de hidrocarbonetos causam poucos danos, enquanto um descalcificador ácido ou uma lavagem cáustica podem remover a barreira em minutos. Cada medida de proteção discutida abaixo ou engrossa esta barreira, estabiliza-a quimicamente ou remove as condições que a rompem.
Como se desenvolvem as principais formas de corrosão
As falhas em folhas, chapas e extrusões seguem gatilhos distintos e devem ser separadas antes que um plano de proteção seja selecionado.
| Forma de corrosão | Acionar | Onde aparece | Contramedida prática |
|---|---|---|---|
| Pitting | Os íons cloreto penetram nos pontos fracos do filme de óxido | Superfícies de folhas metálicas, estoque de bobinas, exposição marítima ou costeira | Limite o contato com cloretos, especifique superfícies anodizadas ou revestidas |
| Intergranular | Limites de grão sensibilizados em ligas de Al-Mg 5xxx mantidas acima de 65 graus | Calor de solda-zonas afetadas e placa{1}exposta ao calor | Controle a exposição térmica, selecione temperaturas de baixa-sensibilização |
| Fenda | Eletrólito estagnado em lacunas, pH abaixo de 4 ou acima de 9 | Juntas sobrepostas, sedes de juntas, interfaces de fixadores | Vedar juntas, evitar juntas absorventes, projetar para drenagem |
| Galvânico | Contato com um metal mais nobre mais uma ponte eletrolítica | Armações, fixadores e suportes de metal-misto | Isole a junta, gerencie a proporção da área, cubra ambos os metais |
| Esfoliação | Microestrutura sensibilizada combinada com textura rolante | Bordas laminadas ou extrudadas de seções grossas | Controle a têmpera e o tratamento térmico, sele as bordas expostas |
Engenharia de superfície para maior resistência à corrosão
O tratamento de superfície é a alavanca mais direta. Cada processo abaixo tem custo, espessura e aparência diferentes, portanto a especificação deve seguir a classe de exposição e não o contrário.
Anodizaçãoconstrói uma camada de óxido de 5-150 µm com uma estrutura de poros colunares; selar esses poros fecha a via principal do cloreto e pode ser combinado com coloração.
Revestimento de conversãohistoricamente dependia de inibidores de cromo hexavalente que proporcionavam um efeito de auto-cura. Como o Cr(VI) é restrito, os revestimentos de conversão de cromo trivalente e titânio-isentos de cromo ou zircônio agora são a especificação normal.
Oxidação eletrolítica plasmáticacria revestimentos cerâmicos de alumina de até aproximadamente 300 µm de espessura com dureza próxima de 2.000 HV, adequados onde a abrasão e a corrosão atuam juntas.
Revestimentos de sol-geluse dispersões de nanopartículas de zircônia para formar uma barreira química densa que se liga covalentemente ao óxido.
Derretimento de superfície a laserrefina a microestrutura próxima-da superfície e dissolve partículas intermetálicas que, de outra forma, atuariam como locais de iniciação de corrosão.
Regras de projeto que suprimem ataques galvânicos e em fendas
A geometria frequentemente decide mais o desempenho da corrosão do que a escolha da liga. As regras a seguir são baratas na fase de desenho e caras para modernização.
Isole metais diferentes com arruelas dielétricas, mangas ou juntas; um impasse de 0,1 mm é suficiente para quebrar o caminho condutor.
Mantenha a proporção da área-para{1}}do cátodo conservadora, abaixo de cerca de 1:100 onde um pequeno componente de alumínio encontra uma grande estrutura de aço inoxidável.
Use ânodos de zinco sacrificiais ou primers-ricos em zinco para montagens submersas e marítimas.
Evite juntas absorventes e aberturas cegas que retêm o eletrólito; forneça drenagem para que a umidade não fique em uma fenda.
Preencha as juntas dos fixadores com um selante condutor para que o eletrólito nunca alcance a interface da rosca.
Teste, qualificação e monitoramento{0}}em serviço
A qualificação do laboratório normalmente começa com névoa salina neutra conforme ASTM B117 ou seu equivalente ISO 9227, uma névoa de cloreto de sódio a 5% mantida a 35 graus, relatando as horas até a primeira ferrugem branca ou bolhas. A névoa salina por si só é uma ferramenta de triagem; um programa completo adiciona métodos eletroquímicos e de campo.
A espectroscopia de impedância eletroquímica resolve a resistência da barreira e a capacitância do revestimento por meio de encaixe-de circuito equivalente, detectando a degradação antes que o ataque seja visível.
O teste de corrosão cíclica alterna as fases de névoa salina, umidade e secagem para reproduzir o serviço real com mais fidelidade do que a pulverização contínua.
A medição da evolução do hidrogênio quantifica as taxas de dissolução em meio ácido.
A varredura do mapeamento da sonda Kelvin detecta diferenças de potencial em micro{0}}escala que marcam corrosão incipiente.
O monitoramento de campo usa sondas de resistência elétrica para perda de metal, sensores de ruído eletroquímico para transientes de corrosão, matrizes de múltiplos-eletrodos para mapeamento de ataque localizado e sensores de pH de fibra{1}}óptica incorporados em revestimentos para sinalizar locais de defeito.
O mapeamento potencial robótico suporta a inspeção de grandes superfícies de tanques e embarcações sem andaimes.
A correspondência do regime de teste com o ambiente real é o que torna um programa de corrosão confiável: a corrosão-provocada por cloreto requer exposição ao sal, o contato alcalino requer testes de imersão e os conjuntos-de metais mistos exigem testes de acoplamento galvânico em vez de testes de cupom isolados.
Perguntas frequentes
P: Quais ligas de alumínio são mais vulneráveis à corrosão intergranular?
As ligas Al-Mg 5xxx são o caso clássico. Quando uma microestrutura sensibilizada se desenvolve nos limites dos grãos após exposição prolongada acima de cerca de 65 graus, os limites corroem preferencialmente, portanto, a placa-exposta ao calor e as zonas de solda precisam de têmperas de baixa-sensibilização.
P: A anodização é sempre melhor do que um revestimento de conversão?
Não universalmente. A anodização proporciona uma barreira mais espessa, mais dura e mais resistente à abrasão-, enquanto um revestimento de conversão é mais fino, mais barato e preserva melhor a resistência do contato elétrico, o que é importante para os caminhos de aterramento.
P: Por que os testes de névoa salina não prevêem diretamente a vida útil?
A neblina contínua mantém a superfície úmida e rica-em cloreto, o que-pondera a corrosão em relação aos ciclos de secagem, exposição aos raios UV e danos mecânicos. Os regimes cíclicos e os painéis de exposição de campo correlacionam-se muito melhor com o serviço real.
P: Como a corrosão galvânica pode ser controlada onde o isolamento é impossível?
Gerencie a proporção de área para que o ânodo de alumínio seja grande em relação ao cátodo, cubra o metal catódico e aceite um comportamento de sacrifício controlado onde o ânodo possa ser substituído em intervalos planejados.
P: Qual é a maneira mais rápida de detectar quebras de revestimento em campo?
A espectroscopia de impedância eletroquímica e o mapeamento de sonda Kelvin de varredura detectam a perda de desempenho da barreira antes da corrosão visível, e as sondas de resistência elétrica fornecem uma tendência contínua de-perda de metal em ativos críticos.
P: Uma camada de óxido mais espessa garante vida útil mais longa?
Somente se permanecer intacto e lacrado. Poros não vedados, danos de usinagem e arestas vivas criam locais de iniciação, portanto a proteção das arestas e a disciplina de manuseio são tão importantes quanto a espessura nominal do revestimento.
