Proteção
conta corrosão
Os metais deterioram sob efeito de
três causas principais: o desgaste, a fadiga, e sobretudo a corrosão.
A corrosão é um fenômeno muito complexo e que não está, ainda,
completamente estudado e definido. No entanto é, geralmente aceite a teoria de
que a corrosão resulta de uma ação química, a baixa temperatura (< 300°C)
realizada pela ação de vários agentes, tais como produtos químicos, ar
atmosférico, gases, ácidos orgânicos, etc., sobre os diferentes materiais
utilizados na construção metálica, como pontes, caminhos de ferro, caldeiras,
turbinas, condutas, navios, hidroaviões, etc.
Tipos de corrosão
Conforme o aspecto da corrosão podemos distinguir três
tipos principais:
-
Corrosão uniforme – a camada corrosiva forma um película uniforme cobrindo
toda a superfície, dissolvendo-se o metal regular e uniformemente.
Os ensaios provam que a resistência
mecânica diminui proporcionalmente a redução da espessura e, portanto, a perda
de peso. Como exemplo podemos citar o ataque do cobre pelo ácido azótico e do
alumínio pela soda.
-
Corrosão localizada – o ataque
faz-se sobre a forma de picada ou de sulcos, tornando-se a superfície primitiva
completamente rugosa.
A perda de peso é relativamente pequena mas a capacidade de deformação é
muito afetada. Como exemplo podemos citar o ataque realizado pela agua do mar
sobre o ferro e o alumínio.
-
Corrosão Intercristalina – embora a superfície não apresente qualquer
alteração visível, uma verdadeira rede de zonas corroídas estende-se pelo
interior do metal ao longo da junta dos cristais ou grãos.
A perda de peso é insignificante mas o metal pode romper-se ao mínimo
esforço. Em contrapartida a resistência elétrica aumenta e este facto pode
servir para revelar este tipo de corrosão, cujas zonas corroídas são, mesmo ao
microscópio, difíceis de localizar.
Podemos acrescentar que, na prática, estes tipos de corrosão raramente
se encontram isolados. Atuam simultaneamente embora haja uma ação muito
pronunciada de um dos tipos permitindo, assim, a sua classificação.
Causas da corrosão
Pela
teoria da corrosão química ou da corrosão
ácida, admite-se que a formação da ferrugem é resultante da ação do
oxigênio do ar, do vapor da agua, dos vapores ácidos como o anidrido carbônico,
anidrido sulfuroso, ácido sulfídrico e outros, sobre os metais, mas havendo
sempre a presença dum ácido embora em diminutas proporções. Neste caso, as
ferrugens são óxidos carbonatos hidratados ou misturados, algumas vezes, com
sulfuretos.
Pela teoria da corrosão eletroquímica, as pequenas diferenças de
propriedades físicas e químicas entre as várias zonas contiguas no metal,
determinam pequenas descargas elétricas produzindo a corrosão mesmo na ausência
de qualquer ácido.
Assim, a maioria dos autores admite que a corrosão é o resultado do
funcionamento de pilhas elétricas microscópicas que se constituem entre as diversas
partes heterogêneas do metal. Como este está sempre em contato quer com uma
solução aquosa, quer com uma atmosfera mais ou menos húmida, este meio exterior
será o eletrólito o qual provocará o aparecimento duma corrente elétrica capaz
de produzir uma eletrólise e, portanto, as alterações químicas do metal.
Em conclusão, podemos dizer que a corrosão dos metais é um caso
particular das reações inter-superficiais dos mesmos, as quais se produzem
sempre que há uma assimetria qualquer, seja no próprio metal, seja no meio
corrosivo em contato. É, portanto, um fenômeno quase sempre de origem eletroquímica.
Em qualquer dos casos a ação química da corrosão traduz-se por uma
decomposição mais ou menos profunda das peças atacadas e a produção de novas
substâncias designadas, genericamente, por ferrugens.
A ferrugem é uma combinação química
do metal com o oxigênio, o hidrogênio, o carbono ou o enxofre e apresenta-se
sob dois aspectos principais:
- ferrugens porosas e pulverulentas, deixando constantemente o metal em contato
com o ar que continua, deste modo, a sua ação destruidora. Ex: a ferrugem do
ferro devido a ação do ar húmido;
- ferrugens impermeáveis ou compactas, impedindo toda a penetração, em
profundidade do agente exterior e isolando o metal do contato desse agente. Ex:
as ferrugens do alumínio, do zinco, do estanha, do cadmio, do cobre, do níquel.
Como evitar a corrosão!!
O
construtor que pretende realizar uma peça que não seja atacada pelo meio
exterior com que fique em contato terá de optar por uma das duas opções
seguintes:
1°) empregar um metal ou
uma liga, inalteráveis ou cujo ataque seja, somente, superficial.
2°) empregar um metal ou
uma liga e revesti-los duma camada protetora que os isole do meio exterior.
Na primeira solução poder-se-á empregar:
a) Os metais puros – FERRO ARMCO, alumínio, níquel, crômio, zinco, estanho, cadmio,
chumbo, etc.
b)
Ligas dando um oxido impermeável – ligas de
alumínio, de cobre, de estanho e de zinco.
c)
Ligas constituídas por uma solução sólida – aços
inoxidáveis de estrutura martensítica, austenítica e ferrítica, os quais
resistem bem a corrosão pelo ar atmosférico. Para outros meios ambientes especificar
as condições requeridas aos fornecedores.
Na segunda solução são empregados numerosos processos utilizando produtos
variados. Assim, poder-se-á empregar:
a) Recobrimento da peça por
meio de indutos – pinturas, vernizes, esmaltes, alcatroes, gorduras e
óleos.
b) Recobrimento da peça por meio
de um metal cuja ferrugem compacta constitui a camada protetora - Este
metal pode ser depositado a superfície por meio de:
-imersão da peça num metal em fusão: galvanização, estampagem e
chumbagem.
-proteção dum metal fundido: metalização a pistola.
-substituição e troca: banho de estanhagem.
-eletrólise: cobragem, niquelagem, cromagem e cadmiagem.
c)
Alteração superficial do metal – esta alteração da
composição química superficial pode ser realizada por:
-criação duma liga: cementação por zinco ou por alumínio.
-alteração química da
superfície: por oxidação (bronzeamento, polimento e
oxidação anódica); por fosforização e por picagem.
Vejamos agora, os tratamentos preliminares a que devem ser sujeitas as peças
a preservar.
O recobrimento das peças metálicas por uma camada de metal auto protetor
não tem, somente, por fim defende-los da corrosão. Na verdade, pode igualmente
aumentar-lhes a resistência ao desgaste (cromagem dura) e tornar possível a
reparação de peças desgastadas ou apresentando pequenos defeitos de fabrico (dimensões
a menos) ou de maquinação, pelo enchimento desses desgastes ou defeitos com
metal apropriado (cromagem dura ou metalização). Finalmente, o revestimento
metálico não só de peças metálicas como de materiais não metálicos (madeira,
vidro, plástico, etc.) pode trazer um interesse prático, decorativo e econômico
(niquelar, cromar, pratear, doirar, pintar, envernizar e esmaltar).
Em qualquer dor casos, as superfícies a tratar devem ser submetidas a
qualquer ou todas as seguintes operações:
Polimento – para eliminar os sulcos deixados pela ferramenta de corte.
Realiza-se por meio de abrasivos, cada vez mais finos, colados sobre discos de
madeira ou de feltro e animados dum rápido movimento de rotação cuja velocidade
periférica pode atingir 50m/s. As peças de alumínio ou das suas ligas podem ser
polidas eletroliticamente colocando-as no ânodo duma instalação de eletrolise
contendo um banho de natureza variável.
O polimento das peças é indispensável se se deseja um revestimento
protetor de larga duração.
Desengorduramento – para eliminar todas as manchas ou nodoas de gorduras e óleos
existentes na superfície a tratar, pode realizar-se por dissolução empregando um solvente apropriado como a benzina; por
saponificação empregando uma solução de soda caustica e por emulsão de óleos minerais por eletrólise.
Decapagem – galicismo definitivamente introduzido na nossa linguagem oficial,
para eliminar os óxidos que aderem à superfície das peças, a qual pode ser
realizada por jacto de areia - decapagem mecânica, pela ação dum ácido
sobre o oxido do metal – decapagem
química e provocando o ataque do oxido superficial por um ácido nascente,
mais ativo que o ácido da solução-decapagem
eletrolítica.
Estas operações devem ser seguidas dum ou vários banhos em agua fria.
Também a imersão das peças num banho básico, com o fim de neutralizar quaisquer
vestígios de ácido, pode ser muito útil após estas lavagens em agua pura.
A seguir, vejamos somente alguns
processos práticos de proteção das superfícies aos efeitos da corrosão e suas
aplicações na indústria metalomecânica.
Película de óleo – o revestimento de peças metálicas por película de óleo ou de massas
consistentes não é um processo de proteção definitivo contra a corrosão pois
tem-se em vista preservar, temporariamente, certas superfícies trabalhadas de
mecanismos habitualmente em movimento ou armazenamento de peças sobressalentes
a fim de as proteger da oxidação durante um curto período de tempo, mais ou
menos variável, conforme o necessário para mudanças, transportes, revisões,
férias oficinais, armazenagem, etc.
Indutos. Pinturas e vernizes –
designam-se por pintura todo o processo que consiste em revestir um
objeto com um produto liquido ou pastoso o qual da, por secagem, uma película
aderente decorativa ou protetora e que esta película seja transparente,
colorida ou não (verniz) ou opaca, brilhante ou mate (primário, tinta, esmalte,
laca).
As pinturas devem cobrir bem todo o objeto, serem maleáveis e aderentes
de modo a seguirem os contornos da peça, impermeáveis, duras e resistentes aos
choques e, principalmente inalteráveis a ação dos agentes atmosféricos.
Muitas vezes é necessário empregar um induto intermédio designado por primário que contata primeiro com o
metal por um lado e com a pintura por outro. É o caso do mínio ou zarcão (deutóxido
de chumbo) diluído em óleo de linhaça.
Estes produtos são utilizados para a proteção permanente de peças
metálicas ou de peças em madeira como é o caso de modelos destinados a fundição
de metais (carpintaria de moldes).
A sua aplicação sobre uma superfície metálica implica primeiro uma
decapagem, um desengorduramento, e muitas vezes também um polimento.
Cobreagem. Niquelagem. Cromagem – no recobrimento metálico obtido por eletrólise pode-se fazer depositar
sobre as peças metálicas as substâncias seguintes: cobre, latão, estanho,
chumbo, níquel, crômio, cadmio, prata e ouro.
No eletrólito, constituído por um sal do metal a depositar em solução de
agua, mergulham um ânodo constituído pelo metal no estado maciço e as peças a
recobrir que servem de cátodo.
Para se obter um deposito regular em todas as faces da peça, coloca-se
sempre um cátodo entre dois ânodos e, no decurso da operação, altera-se a
posição das peças. Se se deseja um deposito no interior duma peça é
indispensável um ânodo auxiliar que penetre no seu interior.
Cromagem dura – os
depósitos de cobre, níquel ou crômio, destinados a proteger o metal de base
contra a corrosão são, geralmente, pouco espessos variando essa espessura de
0,005mm a 0,02mm.
Com o fim de tornar as peças mecânicas inoxidáveis e, ao mesmo tempo,
resistentes ao desgaste, emprega-se então uma camada mais espessa obtida pelo
processo conhecido por cromagem dura, cujo deposito eletrolítico pode ir de
0,1mm a 0,2mm. Esta operação pode ser realizada diretamente sobre o aço, a
frio, não sendo de temer nenhuma deformação subsequente das peças.
As aplicações da cromagem dura são muito importantes e numerosas,
abrangendo desde o tratamento de ferramentas, de peças mecânicas e de calibres
de verificação, até a reparação de peças desgastadas ou executadas com escassez
de material.
Metalização – é um processo de revestimento metálico de peças metálicas ou não,
obtido com o auxílio de metais em função. As peças a proteger são sempre,
previamente, decapadas e desengorduradas.
Uma instalação de metalização, a pistola do metal fundido compõe-se dos
aparelhos seguintes:
-
pistola metalizadora;
- par de garrafas, uma de oxigênio e outra de acetileno;
- um compressor de ar.
O princípio da metalização a pistola baseia-se na transformação do calor
da energia cinética com que uma substância é projetada contra outra, calor esse
suficiente para fusão dessa substância e faze-la aderir ou soldar a superfície
contra a qual é projetada.
A valorização e a projeção do metal são obtidos utilizando uma pistola
com chama oxiacetilenica e ar comprimido. O metal a depositar é introduzido
automaticamente a pistola ou sob a forma de fio ou sob a forma de pó expirado
por um injetor.
Um jato de ar comprimido projetado, através duma estreita abertura do
compartimento interior isolado, o pó metálico que se funde, assim, em
finíssimas gotas graças a chama oxiacetilenica. Estas gotas (partículas de
forma esférica com 0.01mm a 0.15mm de diâmetro) saem em jato e são projetadas,
arrefecidas, sobre a superfície a proteger e sobre a qual acabam por se esmagar
e soldar entre si.
Com o auxílio de câmeras de filmar ultrarrápidas, pode verificar-se que
a velocidade das partículas projetadas variava de 150m/s a 200m/s e, a tais
velocidades não se admite a hipótese de uma refusão da partícula por libertação
da sua energia cinética, uma vez que se produz o choque sobre o metal base. Além
disso o físico Arnold aprovou que
era preciso dispor de velocidades de projeção superiores a 1000m/s para obter
uma temperatura possível de refusão.
Os principais metais ou ligas utilizadas para a metalização são: o
estanho, o zinco, o chumbo, o cobre, o bronze, os latões, o alumínio, o cadmio,
os ferro-niqueis, os aços inoxidáveis, etc.
Podem-se metalizar não somente peças metálicas mas, ainda com o fim de
os proteger e dar um aspecto decorativo, todos os objetos feitos com materiais
não metálicos como de madeira, de gesso, de vidro, ou tecidos, materiais
plásticos, etc.
Finalmente a metalização pode servir também, e este é o aspecto que mais
nos interessa para o enchimento duma peça metálica desgastada como veios, eixos
e dentes de engrenagens.