53º Congresso Brasileiro de Quimica
Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4

ÁREA: Iniciação Científica

TÍTULO: ESTUDO DOS EFEITOS DA PASSIVAÇÃO COM ÁCIDO NÍTRICO EM AÇOS INOXIDÁVEIS FERRÍTICOS AISI 430 E AISI 439

AUTORES: Campillo, B. (FASB) ; Carvalho, J.A. (FASB) ; Cavalcante, B. (FASB) ; Gentil, T.C. (FASB) ; Silva, M.M.P. (FASB) ; Soares, T.C. (FASB) ; Toledo, L.T. (FASB)

RESUMO: Aplicaram-se variáveis de tempo de imersão em meio passivante de HNO3(20% e 40% v/v) e diferentes concentrações de meio corrosivo (HCl), com o objetivo de avaliar a eficiência da camada passivante aplicada aos aços ferríticos AISI 430 e 439 através da determinação do potencial de corrosão (Ecorr), obtido por medidas de potencial por circuito aberto (Eca). A interpretação dos resultados foi auxiliada por tratamento estatístico dos valores de Ecorr.Verificou-se que ambos os aços apresentam boa resistência em meio corrosivo de HCl até 0,5 mol.L- 1, tendo pouca significância a variação de HNO3 até esta condição. Em meios de HCl de concentração superiores, apenas o AISI 439 apresenta uma efetiva passivação,sendo o tempo e a concentração do meio passivante variáveis determinantes para passivação.

PALAVRAS CHAVES: Passivação; Aço ferrítico; Ácido nítrico

INTRODUÇÃO: A passivação consiste na formação de uma barreira física contra corrosão, em que, através de um meio oxidante, cria-se um filme de proteção sobre a placa metálica composto por óxidos e hidróxidos dos metais da liga, diminuindo a velocidade da corrosão (GENTIL, 2011). A passivação quando utilizada na forma de proteção anódica possui grande relevância para a indústria química e petroquímica, sendo aplicada para a proteção anticorrosiva em tanques metálicos para armazenamento de eletrólitos fortes, como por exemplo: tanques e instalações de ácido sulfúrico, digestores na fabricação de papel e celulose e tanques e instalações na área de fertilizantes (NUNES, 2007). Os aços avaliados neste trabalho são classificados como ferríticos (com baixa concentração de carbono e alta concentração de cromo) e podem variar quanto a suas características de oxidação a partir de sua composição química específica. Para determinar a resistência à corrosão desses aços proporcionada pela passivação com ácido nítrico (20% e 40% v/v) em diferentes tempos de imersão (ASTM-A 967- 05), foram feitas medidas de potencial de circuito aberto (Eca) em diferentes meios de HCl e a partir dos resultados de potencial de corrosão (Ecorr) obtidos nos diferentes meios é possível estabelecer uma comparação entre dois aços inoxidáveis de mesma classificação (ferríticos), mas com composições químicas particulares. Para auxiliar a análise de resultados realizou-se um tratamento estatístico dos dados utilizando o software JMP para comparação das variáveis através do método de Turkey-Kramer.

MATERIAL E MÉTODOS: Prepararam-se as placas dos aços inoxidáveis AISI 430 e 439 com prévio lixamento (320, 400 e 600 mesh); em seguida, lavou-se com água destilada e álcool etílico, secando-as com ar quente. Para a passivação, as placas foram imersas em ácido nítrico 20% e 40% v/v, à temperatura ambiente, com tempos de imersão de 5, 15 e 30 minutos, em seguida as placas foram lavadas com água destilada e secas em ar quente. Para avaliar a resistência à corrosão, as placas foram mergulhadas em solução de ácido clorídrico com diferentes concentrações de HCl 0,1; 0,3; 0,5 e 0,7 mol.L-1 por 60 minutos, à temperatura ambiente, anotando-se os valores do potencial de circuito aberto (Eca) com auxílio de um eletrodo de calomelano saturado como referência, até que fosse atingido um valor estável de potencial (Ecorr). Todos os testes foram realizados em duplicata para melhor tratamento dos resultados.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os valores de Ecorr obtidos para os aços inoxidáveis ferríticos AISI 430 e 439 podem ser visualizados na ilustração 1, demonstrando o comportamento do Ecorr em cada tempo de imersão no meio passivante nas respectivas concentrações de HCl analisadas. As placas sem passivação são identificadas como tempo ‘0’ de passivação na escala de tempo. É possível observar que os potenciais de corrosão mais positivos são obtidos nos maiores tempos de passivação, sendo mais impactante para o AISI 430,já para o AISI 439, demonstra-se ser pouco significante quando utilizados meios de HCl até 0,5 mol.L-1. Verifica-se que o limite de passivação para o AISI 430, nas condições analisadas é de HCl até 0,5 mol.L-1, enquanto que o AISI 439 apresenta limites superiores. Este fenômeno pode ser explicado a partir da composição dos aços. No aço AISI 430, que possui um teor de cromo mais baixo que o do AISI 439 (Carbó, 2005) a formação dos filmes de óxido e hidróxido será menor, sendo esperado que este aço seja mais suscetível à quebra da camada passiva, principalmente em meio de íons cloreto, como demonstrado em literatura (Nunes, 2007) e comprovado através dos experimentos realizados. A utilização de HNO3 com maiores concentrações (40% v/v) demonstra-se pouco significante para meios de HCl até 0,5 mol.L-1, sendo viável uma boa formação de camada passiva com a utilização de menor volume de HNO3. A ilustração 2 demonstra a comparação estatistica entre os aços e os meios corrosivos, onde a interseção entre os círculos à direita de cada gráfico mostram os intervalos onde ocorrem semelhanças de comportamentos,de maneira geral os valores mais positivos de Ecorr foram obtidos com as análises do AISI 439 e a capacidade de proteção das camadas passivadas analisadas em meios de HCl até 0,5 mol.L-1.

Ilustração 1

Ilustração 1: Curvas de potencial de corrosão (Ecorr) para cada condição aplicada de meio passivante (HNO3) e meio corrosivo (HCl).

Ilustração 2

Ilustração 2: Análise comparativa entre AISI pelo Ecorr (esquerda) e meio corrosivo pelo Ecorr (direita)

CONCLUSÕES: A passivação dos aços AISI 430 e AISI 439 em meio de HNO3 20% v/v mostrou-se eficiente para meios de HCl de concentração até 0,5 mol.L-1, com resultados indicados pelos valores de Ecorr mais positivos para as placas passivadas em comparação àqueles obtidos sem passivação prévia. Entretanto, para meios corrosivos de concentração superior a 0,7 mol.L-1, apenas o aço AISI 439 demonstra-se eficiente devido à composição diferente em relação ao AISI 430: nesta condição, as variáveis de tempo e concentração de HNO3 tornam-se relevantes para a efetiva proteção do aço.

AGRADECIMENTOS: Fundação João Ramalho / Faculdade São Bernardo do Campo (FASB)

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ASTM – A967-05 Standard Specification for Chemical Passivation Treatments for Stainless Steel Parts.
CARBÓ, H.M. 2005. Decapagem e passivação de aços inoxidáveis. Cadernos da assistência técnica da Acesita, p. 5-7.
GENTIL, V. 2011. Corrosão, Rio de Janeiro. 6ª edição, p. 120-121.
GONÇALVES, M. L.; PAULINO, D. G. F. et al. 2012. Avaliação da passivação dos aços AISI 430 e 439 em meios de HCl. Anais da XII reunião anual - CONIC/SEMESP
NUNES, L. P. 2007. Fundamentos de resistência à corrosão, Rio de Janeiro, 1ª edição, editora Interciência, p. 110 e 135.