O que é corrosão galvânica / corrosão bimetálica / corrosão por metais diferentes?

O que é corrosão galvânica / corrosão bimetálica / corrosão por metais diferentes?

A corrosão galvânica (também chamada de corrosão bimetálica) é um processo eletroquímico no qual um metal é corroído preferencialmente quando está em contato elétrico com outro, na presença de um eletrólito. Uma reação galvânica semelhante é explorada nas células primárias para gerar uma voltagem elétrica útil para alimentar dispositivos portáteis.

O contato entre metais diferentes ocorre com freqüência, mas geralmente não é um problema. A cabeça de alumínio em um bloco de ferro fundido, a solda em um tubo de cobre, a galvanização em uma rosca de aço e o prendedor de aço em uma chapa de alumínio são exemplos comuns.

O que causa a corrosão galvânica?

 

Para que ocorra corrosão galvânica ou diferente ou eletrolítica, três condições devem ser atendidas:

 

  • A junção de metal deve estar molhada com um líquido condutor
  • Deve haver contato metal com metal
  • Os metais devem ter potenciais suficientemente diferentes

Molhar a articulação

 

O líquido condutor (ou eletrólito) pode ser água da chuva ou água absorvida em depósitos superficiais se a umidade relativa (UR) for alta o suficiente ou mesmo condensação simples. Se os depósitos forem sal marinho, eles começarão a se dissolver se a UR exceder 34% por causa do cloreto de magnésio. Quanto maior a condutividade, mais severos os efeitos galvânicos. A poluição do sal ou industrial aumenta significativamente a condutividade da água, de modo que os efeitos galvânicos são normalmente mais severos perto da costa ou em áreas industriais pesadas. Baixa condutividade, a água da chuva pura causará apenas leves efeitos galvânicos. Uma complicação é que, durante a evaporação, os filmes de água se tornam mais condutores, de modo que a água inicialmente benigna pode causar efeitos galvânicos bastante ativos, à medida que o líquido na fenda sob um parafuso ou braçadeira se torna mais concentrado. A água pode ser excluída por projeto ou uso de selantes adesivos ou pintando o metal nobre por 30 a 50 mm além da junção para impedir o transporte de átomos (íons) carregado em qualquer filme fino de água. Pintar o metal ativo (aço carbono ou alumínio ou zinco) pode causar furos profundos nos defeitos de revestimento.

 

Contato metal com metal

 

A corrosão galvânica só pode ocorrer se os metais diferentes estiverem em contato elétrico. O contato pode ser direto ou por um tubo externo, fio ou parafuso. Se os metais diferentes forem isolados uns dos outros por tiras, arruelas ou mangas plásticas adequadas, a corrosão galvânica não poderá ocorrer. A tinta não é um isolador elétrico confiável, especialmente sob cabeças de parafusos ou porcas ou arruelas ou próximo a bordas de folhas de metal. A tinta geralmente é danificada na instalação ou pelo movimento subsequente. Observe que a camada de filme de óxido de cromo no aço inoxidável é muito fina e não é um isolador elétrico. Portanto, o filme de óxido de cromo não impede a corrosão galvânica.

 

Diferenças potenciais

 

Todos os metais se dissolvem até certo ponto quando umedecidos com um líquido condutor. O grau de dissolução é maior com metais ativos ou sacrificiais, como magnésio e zinco, e eles têm o potencial mais negativo. Em contraste, metais nobres ou passivos, como ouro ou grafite, são relativamente inertes e têm um potencial mais positivo. O aço inoxidável está no meio, embora seja mais nobre que o aço carbono. O potencial pode ser medido com um eletrodo de referência e é usado para construir uma série galvânica conforme mostrado na página 2 (ASTM Standard G82).

Quando dois metais são conectados e em contato com um líquido condutor, o metal mais ativo corroerá e protegerá o metal nobre. O zinco é mais negativo que o aço e, portanto, o revestimento de zinco de aço galvanizado corroerá para proteger o aço contra arranhões ou cortes nas bordas. Os aços inoxidáveis, incluindo 304 e 316, são mais positivos que o zinco e o aço; portanto, quando o aço inoxidável estiver em contato com o aço galvanizado e úmido, o zinco corroerá primeiro, seguido pelo aço, enquanto o aço inoxidável será protegido por esta atividade galvânica e não corroerá. A taxa de ataque galvânico é governada pelo tamanho da diferença de potencial.

O gráfico mostra que os aços inoxidáveis ​​têm duas faixas de potencial. O comportamento passivo usual é demonstrado pela luz chocada. No entanto, se o filme passivo quebrar, o aço inoxidável corrói e seu potencial está na faixa de barras escuras.

Como regra geral, se a diferença de potencial for menor que 0,1 volts, é improvável que a corrosão galvânica seja significativa.

Se todas as três condições forem atendidas, a corrosão galvânica é provável e a taxa de corrosão será influenciada pela área relativa e pela densidade de corrente fornecida pelo metal nobre.

 

Área de superfície molhada relativa

 

Se um metal nobre como o aço inoxidável tiver uma grande área de superfície em contato com o eletrólito, enquanto o metal de sacrifício (como o alumínio) tiver uma área superficial muito pequena em contato com o eletrólito, o aço inoxidável gerará uma grande corrente de corrosão que concentre-se em uma pequena área de metal de sacrifício. O alumínio corroerá rapidamente e, portanto, os fixadores de alumínio em aço inoxidável não são aceitáveis. No entanto, um parafuso de aço inoxidável em alumínio é freqüentemente usado, embora a corrosão do alumínio imediatamente ao redor do aço inoxidável seja bastante possível. Isso ocorre porque a proporção de fixador nobre úmido em um metal ativo pode mudar de 1:50 para 1: 1 durante a secagem após uma tempestade. Se os contaminantes forem significativos, isso significa que evitar pares de metais diferentes pode ser uma opção preferida para evitar ataques galvânicos.

Fixadores galvanizados em aço inoxidável também perderão zinco mais rapidamente do que exposições isoladas. Uma desvantagem adicional é que o produto de corrosão passará de branco para laranja quando a corrosão atingir a liga de zinco-ferro próxima ao fundo da camada galvanizada. Depois disso, a corrosão do fixador de aço carbono começa – novamente a uma taxa mais rápida do que as exposições independentes.

Como regra geral, se a área úmida do metal corroído for 10 vezes a área úmida do metal nobre, os efeitos galvânicos não serão graves, embora quanto maior a proporção, menor o efeito.

 

Densidade atual disponível

O aço inoxidável possui um filme passivo eficaz, portanto a corrente de corrosão disponível capaz de ser transportada por átomos (íons) carregados é bastante baixa. Se o comportamento de um par de cobre / aço e de aço inoxidável / aço for comparado, o acoplamento de cobre / aço é um problema galvânico mais significativo, apesar da separação potencial semelhante de 0,35 volts.

 

Exemplos de pares galvânicos aceitáveis ​​incluem:

O potencial da liga de cobre é mais ativo que o aço inoxidável e fornece corrente de proteção catódica para limitar a corrosão do eixo do aço inoxidável ou o ataque de fendas na bucha do mancal. A profundidade da perda da liga de cobre é baixa porque possui uma área muito grande em comparação com o eixo exposto.

Os ganchos para tubos de aço galvanizado são usados ​​para pendurar tubulações de aço inoxidável externamente em torno de fábricas de produtos químicos. A proporção da área de superfície é ruim, com grande área de aço inoxidável e pequena área de zinco / aço ativo, mas a água da chuva é geralmente de baixa condutividade e a vida útil de 20 anos é normal.

Nas indústrias de água, o desgaste entre roscas e porcas de aço inoxidável foi evitado usando porcas de bronze de alumínio em pernos ou parafusos de aço inoxidável. Embora o bronze de alumínio seja mais ativo que o aço inoxidável, a condutividade da água e, portanto, a taxa de corrosão são geralmente bastante baixas. As porcas precisarão ser substituídas, mas apenas em momentos de grande revisão.

A diferença de potencial entre o passivo 304 e o passivo 316 é pequena, de modo que a corrosão galvânica do 304 não é esperada, mesmo com grandes proporções de área.

Pares de materiais inaceitáveis ​​incluem: uma vedação de borracha com carga de negro de fumo tão alta (para resistência aos UV) que é condutora e causa ataque galvânico de um parafuso ou pino de aço inoxidável. Juntas que incorporam grafite causaram problemas semelhantes para flanges de aço inoxidável e não devem ser usadas para a água do mar, independentemente da liga de aço inoxidável. As fixações de aço inoxidável não isoladas não são permitidas para as placas de parede ou teto Colorbond®, pois a corrente galvânica do Zincalume® corroído empurra a tinta.

 

Galvanic Series

 

Isenção de responsabilidade importante

As recomendações técnicas contidas nesta publicação são necessariamente de natureza geral e não devem ser invocadas para aplicativos específicos sem antes obter aconselhamento competente.


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