ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: Estudo do efeito inibitório do brometo de cetilpiridínio na corrosão do cobre em meio ácido acético 1 mol.L-1
AUTORES: ARAÚJO, S.V.L. (UECE) ; OLIVEIRA JÚNIOR, E.P. (UECE) ; ABREU, F.D. (UECE) ; PERREIRA, W.G. (UECE) ; PAIVA, D.V.M. (UECE) ; SILVA FILHO, M.A.N. (UECE) ; SILVA, R.C.B. (UECE)
RESUMO: O metal cobre é utilizado principalmente na indústria elétrica, por causa da sua elevada condutividade. Ele pode sofrer uma deterioração severa se exposto a meios corrosivos muito agressivos. O estudo do efeito do ácido acético na corrosão do cobre é relevante. Com esse intuito, foram realizados ensaios de imersão com perda de massa em concentrações de 1,0; 0,8; 0,5; e 0,3mM do composto brometo de cetilpiridínio (BCPy). Dentre as concentrações investigadas a de 0,3mM apresentou uma maior eficiência inibitória. A formação de produtos insolúveis sobre a superfície é inibida pela presença do composto. A condutividade elétrica do meio aumenta com a adição do composto. Por outro lado, com o tempo de imersão a mesma apresenta um decréscimo.O pH do meio sofre variação pouco significativa.
PALAVRAS CHAVES: cobre, ácido acético, corrosão.
INTRODUÇÃO: Pode-se definir corrosão como a deterioração de um material por ação química ou eletroquímica do meio ambiente aliada ou não a esforços mecânicos. A corrosão pode ocorrer nas mais variadas áreas, trazendo consigo conseqüências graves, por exemplo, na indústria petrolífera os vazamentos em oleodutos causados pela corrosão, além de contaminar mares, rios, lagos e o solo pode causar explosões e incêndios de grandes proporções [1].
O metal cobre apresenta boa resistência a corrosão e excelentes condutividades térmicas e elétricas. A corrosão do cobre é influenciada por diversos fatores, tais como, temperatura, concentração de oxigênio, presença de ácidos orgânicos, etc. O que apresenta maior concentração nas usinas de energia fóssil, por exemplo, é o ácido acético [2].
Um inibidor de corrosão é uma substância ou mistura de substâncias que, quando presente em concentrações adequadas, no meio corrosivo, reduz ou elimina a corrosão [1]. Alguns estudos tem sido divulgados na comunidade cientifica sobre a adsorção de cátions e ânions em superfícies metálicas e a influência dessa adsorção na inibição da corrosão [3-9]. Os sais de amônio quaternários, como o brometo de cetilpiridíneo (BCPy), tem sido extensivamente utilizados como inibidores de corrosão, na corrosão ácida do ferro e do aço [10]. A ação desta classe de compostos é geralmente atribuída à sua adsorção na superfície do metal. Cátions de amônio quaternário são conhecidos por serem eficazes inibidores de corrosão de ferro em ácido clorídrico, mas ineficaz em ácido sulfúrico [6].
O objetivo principal desse trabalho foi avaliar a eficiência inibitória do brometo de cetilpiridíneo (BCPy) na corrosão do cobre em meio ácido acético 1M.
MATERIAL E MÉTODOS: Primeiramente as peças de cobre com grau de pureza de 99,34% e aproximadamente 1cm2 foram polidas com o auxílio de lixas de grau granulométrico 400, 600, 1200 e 2000, consecutivamente, em politriz de bancada da MAXIPLAN. Em seguida as amostras foram submetidas ao desengraxe em álcool etílico em banho ultrassônico, da MAXCLEAN, modelo 1450. O ensaio de imersão com perda de massa foi feito a 27ºC em solução de ácido acético 1M na presença e na ausência de brometo de cetilpiridínio (BCPy). Este ensaio foi realizado em tempos de imersão predeterminados: 1, 4, 7, 10 e 14 dias. Também, a concentração do aditivo foi variada no intervalo de 0,3 a 1,0 mM. A massa da amostra de cobre (antes e depois do ensaio de imersão) foi medida possibilitando estimar a perda de massa da amostra. Foi calculada a taxa de corrosão a partir da variação de massa e da concentração de íons cobre em solução. A concentração de íons cobre foi determinada pela técnica de Espectrofotometria de Absorção Atômica (EAA). Para esta análise foi utilizado o espectrofotômetro de absorção atômica, modelo SPCTRA A, da Varian. A superfície do cobre foi caracterizada pela técnica de Microscopia Eletrônica de Varedura (MEV), e pela Espectroscopia de Análise da Energia Dispersiva por Raios-X (EDX). Foi utilizado o microscópio eletrônico de varredura com câmara de vácuo acoplada para análise elementar da superfície, modelo MXU II, da Vegascan. Também, a técnica de condutimetria foi conduzida, utilizando-se o condutivímetro de bancada, modelo MCA 150, da Marconi, com o intuito de determinar a condutividade elétrica da solução ácida antes e depois do ensaio de imersão. O pH da solução foi medido, utilizando-se o pHmetro, da Marconi PA 200.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A figura 1 apresenta valores para a perda de massa do metal cobre calculada em função da concentração de íons metálicos em solução, na ausência e na presença do aditivo em função do tempo de imersão ao meio corrosivo, no caso, ácido acético. Observa-se que na presença de BCPy o teor de íons cobre, após a imersão, em solução foi menor, comprovando assim, o efeito inibitório do BCPy. É importante observar que na menor concentração de BCPy utilizada, o ataque da solução corrosiva ao cobre foi menor, isso provavelmente se deve ao fato de que em concentrações menores as micelas de BCPy não são formadas, com isso, as moléculas de BCPy estão mais livres para interagir com a superfície metálica.
Verificou-se que a condutividade elétrica da solução ácida em que foram realizados os ensaios apresentou uma diminuição com o passar do tempo. Isso provavelmente ocorreu porque os íons acetato formam com os íons cobre complexos volumosos, esses por sua vez tem menor mobilidade em solução e consequentemente promovem à solução menor condutividade.
É importante salientar que o pH da solução não apresentou uma variação significativa ficando de 2,2 à 2,6.
As micrografias obtidas com o MEV mostraram que a morfologia da superfície metálica sofreu alteração pouco significativa com a adição de BCPy, indicando que o composto torna a solução ácida menos agressiva. Já os espéctros obtidos com o EDX mostraram que não se formaram produtos isolúveis na superficie metálica.
A tabela 1 apresenta os valores para a taxa de corrosão e para eficiência inibitória do metal cobre em função da concentração de aditivo. Observa-se que a maior eficiência se deu para concentrações menores de BCPy que apresentou também uma pequena taxa de corrosão, isso provavelmente se deve a adsorção do sal a superfície metálica.
CONCLUSÕES: • A corrosão do cobre pelo ácido acético se deve aos íons acetato que formam complexos estáveis com os íons em solução;
• A concentrações baixas o BCPy se mostrou ser um bom inibidor de corrosão para o cobre;
• O efeito inibitório do BCPy à corrosão do metal cobre se deve a adsorção do composto na superfície metálica;
• A condutividade elétrica da solução ácida diminui com o tempo de imersão provavelmente pela formação de complexos volumosos que tem pouca mobilidade em solução.
AGRADECIMENTOS: Ao FUNCAP e ao CNPq pelo auxilio financeiro para a realização deste trabalho e ao Laboratório de Microscopia Atômica (LMA) pela obtenção das micrografias.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: [1] GENTIL, V. Corrosão, 4a ed, Livros técnicos e científicos, Rio de Janeiro, 2003.
[2] T.I. Petrova, A.V. Furunzhieva. Effect of Acetic Acid on Mass Transfer of Copper Corrosion Products in Fossil Power Plant Cycle.
[3] Z.A. Iofa, V.V. Batrakov, C.-N. Ba, Electrochim. Acta 9 (1964)1645.
[4] N. Hackerman, E.S. Snavely Jr., J.S. Payne Jr., J. Electrochem.Soc. 113 (1966) 79.
[5] T. Murakaw, S. Nagaura, N. Hackerman, Corros. Sci. 7 (1967) 79.
[6] R. Driver, R.J. Meakins, Br. Corros. J. 12 (1977) 46.
[7] G. Schmitt, K. Bedbur, Werkst. Korros. 36 (1985) 273.
[8] K. Aramaki, M. Hagiwara, H. Nishihara, Corros. Sci. 27 (1985) 273.
[9] E. Khamis, H.A. Al-Lohedan, A. Al-Mayouf, Z.A. Issa, Mat. Wiss. Werkst. 28 (1997) 46.
[10] A. Frignani, F. Zucchi, C. Monticelli, Br. Corros. J. 18 (1983) 19.
