Estudo da corrosividade de materiais metálicos em ambientes de envelhecimento acelerado

Tese de mestrado em Química Tecnológica, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2018A corrosão é, segundo a definição da IUPAC, uma reação interfacial irreversível de um material com o seu meio ambiente que resulta no consumo do material ou na dissolução de um componente do meio ambiente no seio do material. À corrosão/degradação estão associados prejuízos económicos e riscos que põem em causa a segurança de infraestruturas de aplicação doméstica e industrial. É assim da maior importância o estudo e a proteção dos materiais contra o fenómeno da corrosão. O presente trabalho, teve como objetivo determinar as velocidades de corrosão dos materiais aço, cobre, zinco e alumínio, bem como os produtos de corrosão que se formaram após exposição desses materiais a ambientes de envelhecimento acelerado com diferentes contaminantes, permitindo desta forma conhecer, comparativamente, a sua corrosividade e selecionar os ensaios mais adequados para avaliação da proteção anticorrosiva de diferentes estruturas metálicas usadas para diferentes fins. A avaliação da velocidade de corrosão nos diferentes ambientes foi efetuada com base no método gravimétrico, tendo sido selecionados seis ensaios de envelhecimento acelerado com base em metodologias normativas internacionais (normas ISO), tendo em conta a sua extensa aplicação industrial. A caracterização dos produtos de corrosão formados realizou-se recorrendo a técnicas de microscopia eletrónica de varrimento (SEM) e de difração de raios-X (XRD) nos quatro ensaios considerados mais relevantes. Na análise da velocidade de corrosão, o ensaio que conduziu a valores mais altos foi o de exposição ao SO2. O ensaio que conduziu a valores mais baixos de velocidade de corrosão para todos os materiais foi o de exposição cíclica à radiação ultravioleta (UV)/condensação. A comparação das velocidades de corrosão nos ensaios de envelhecimento acelerado com as da exposição natural em duas estações com ambientes diferentes (urbano no Lumiar/Lisboa e marítimo/industrial em Sines) permitiu verificar que globalmente o ensaio de exposição ao SO2 é o ensaio que mais se assemelha ao ambiente destas estações. A análise por SEM/EDS revelou a presença de produtos de corrosão com morfologias muito distintas, principalmente para o aço e o zinco. No caso do alumínio, os produtos de corrosão formam uma camada uniforme fraturada na superfície dos provetes. No entanto, após o ensaio de exposição ao nevoeiro salino neutro, SO2 e NO2 parece existir corrosão localizada, provavelmente corrosão por picadas. Os resultados da interpretação dos difratogramas de XRD, com exceção do verificado nos resultados da Estação do Lumiar/Lisboa para o cobre e alumínio, revelam que os produtos de corrosão formados nos ensaios de envelhecimento acelerado diferem na composição química dos formados após os ensaios de envelhecimento natural.Corrosion is, according to the IUPAC definition, an irreversible interfacial reaction of a material with its environment which results in the consumption of the material or in the dissolution of a component of the environment into the material. Corrosion/degradation is associated with economic losses and risks that threaten the safety of domestic and industrial infrastructures. In this sense, it is of the utmost importance to study and protect materials against corrosion. The aim of this work was to determine the corrosion rate of steel, copper, zinc and aluminum and the corrosion products that were formed after exposure to accelerated aging environments with different contaminants. This will ultimately allow the knowledge of the corrosiveness for each material by comparison with the others and, thus, to select the most appropriate tests to evaluate the anticorrosive protection of different material structures used for different purposes. The evaluation of the corrosion rate in the different environments was based on the gravimetric method, and six accelerated aging tests were selected based on international standardized methodologies (ISO standards), taking into account their extensive industrial application. The characterization of the corrosion products was performed by using scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) techniques in the four tests which were considered the most relevant. In the analysis of the corrosion rate, the test leading to the highest rate for all materials was the exposure to SO2. The test leading to the lowest corrosion rate for all materials was the cyclic exposure to UV radiation/condensation. The comparison of the corrosion rates in the accelerated aging tests, with those resulting from natural exposure in two outdoor exposure test sites (urban in Lumiar/Lisboa and marine/industrial in Sines) showed that globally the SO2 exposure test is the most similar to the atmospheres of these test sites. SEM/EDS analysis showed the presence of corrosion products with very distinct morphologies, especially in the case of steel and zinc. In the case of aluminum, the corrosion products form a fractured uniform layer on the sample surface. However, after the salt spray, SO2 and NO2 exposure test it seems to exist localized corrosion, probably pitting corrosion. The results from the interpretation of XRD diffractograms, with the exception of the results observed in the Lumiar/Lisboa site for copper and aluminum, revealed that the products formed in the accelerated tests differ in chemical composition from those formed after the natural exposure tests