O ensaio eletroquímico é um método amplamente utilizado para avaliar a resistência à corrosão de metais e ligas com base em seu comportamento eletroquímico em ambientes corrosivos. Normalmente, é realizado em uma célula eletroquímica controlada, utilizando uma configuração padrão de três eletrodos.
Esta técnica é particularmente útil para avaliar componentes expostos a condições ambientais quimicamente agressivas ou adversas. Em ambientes laboratoriais controlados, os ensaios eletroquímicos fornecem uma solução rápida, precisa e confiável. teste de corrosão método para obtenção de dados quantitativos sobre o comportamento de degradação de metais.
Conteúdo
Como funcionam os testes eletroquímicos?
Durante os testes eletroquímicos, utiliza-se uma configuração especializada que inclui um eletrólito, um eletrodo de referência para manter uma tensão estável, um contraeletrodo e o material de teste, conhecido como eletrodo de trabalho. Esses três eletrodos são conectados a um potenciostato. O eletrodo de referência em si não participa da reação, sendo usado apenas para manter um potencial de referência estável.
Reação Anódica
O ânodo é geralmente o componente cujo teste está sendo realizado. Quando um potencial é aplicado, ele sofre oxidação e o metal começa a se mover para a solução. A reação geral aqui é:
M (metal)→Mn+ + não-
Reação Catódica
Em uma reação catódica, ocorre a redução dos contraeletrodos ou de áreas próximas. Essa redução ocorre pelo consumo dos elétrons liberados pela oxidação na reação anódica. Essa reação não envolve a degradação do metal, mas promove a corrosão ao aceitar elétrons. Reações catódicas comuns, especialmente em meios neutros ou básicos onde o oxigênio está presente, são:
O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻
Em ambientes ácidos, a reação pode ser:
O₂ + 4H⁺ + 4e⁻ → 2H₂O
Estas são reações típicas de redução de oxigênio que ocorrem em testes de corrosão eletroquímica.
Técnicas de Teste de Corrosão Eletroquímica
Polarização Potenciodinâmica (PDP)
Nesta técnica, o comportamento de corrosão de um metal é estudado variando o potencial e estudando sua saída de corrente. Aqui, uma amostra de metal é imersa em uma solução corrosiva e conectada a um sistema de três eletrodos. O potencial é varrido tipicamente de uma direção catódica para uma anódica, e a corrente resultante é medida. Finalmente, uma curva de plotagem conhecida como curva de polarização fornece as informações necessárias sobre os parâmetros de corrosão.
Ele informa sobre:
- Potencial de corrosão (Ecorr): indica o quão propenso o material é à corrosão.
- Densidade de corrente de corrosão (Icorr): Diretamente relacionada à taxa de corrosão.
- Comportamento de passivação: mostra se uma camada de óxido protetora se forma e quão estável ela é.
- Potencial de corrosão localizada ou de ruptura: ponto onde começa a corrosão localizada, como a corrosão por pites.
Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIS)
O teste de corrosão por espectroscopia de impedância eletroquímica é basicamente uma técnica não destrutiva. Nela, mede-se a resistência da superfície metálica à corrente alternada em uma faixa de frequências diferentes. Por fim, a impedância é medida em cada frequência. Os dados obtidos são plotados em um diagrama de Nyquist ou Bode, revelando o comportamento eletroquímico do sistema.
Esta técnica fornece informações sobre:
- Desempenho do revestimento: detecta defeitos, degradação e absorção de água.
- Propriedades de barreira: Alta impedância = boa proteção.
- Resistência à transferência de carga: indica resistência à corrosão na interface metal/solução.
- A capacitância de películas ou revestimentos protetores
Monitoramento de Potencial de Circuito Aberto (OCP)
Nesta técnica de teste eletroquímico, nenhuma corrente externa de voltagem é aplicada. Aqui, você coloca a amostra na solução eletrolítica e mede o potencial ao longo do tempo com a ajuda de um eletrodo de referência.
Esta técnica fornece informações sobre:
- Tendência à corrosão: um potencial mais negativo normalmente significa maior risco de corrosão.
- Estabilidade do filme: Flutuações podem indicar a quebra ou passivação das camadas protetoras.
Voltametria cíclica
Voltametria Cíclica (CV) é uma técnica em que o potencial da amostra é varrido para frente e para trás entre dois limites definidos. Aqui, são observadas reações eletroquímicas reversíveis e irreversíveis. Obtém-se uma curva de corrente-tensão cujo pico indica eventos eletroquímicos específicos.
Ele fala sobre:
- Comportamento redox de metais e revestimentos
- Formação e dissolução de camadas passivas
- Mecanismos de corrosão, como corrosão por pites ou frestas
- Reversibilidade de reações eletroquímicas
Aplicações de testes eletroquímicos
Avaliação de Dispositivos Médicos
Testes eletroquímicos são usados para avaliar a corrosão em áreas como fendas em implantes e instrumentos médicos.
Seleção do material
Ele também ajuda os engenheiros a identificar e comparar a resistência à corrosão de vários materiais de base antes do uso em ambientes críticos.
Avaliação de Tratamento de Superfície
Essa técnica de teste é útil para determinar como tratamentos de superfície, como passivação ou revestimentos, podem alterar a resistência de um material ao ataque corrosivo.
Análise de Impacto na Manufatura
Os testes eletroquímicos também ajudam a monitorar como diferentes etapas de processamento afetam o desempenho de corrosão do material.
Métodos de teste eletroquímico ASTM
ASTM G59
A norma ASTM G59 fornece um método de teste padrão para a realização de medições de resistência à polarização potenciodinâmica. Neste método, a polarização linear dos metais é medida para verificar a taxa de corrosão. É conhecido por fornecer informações valiosas sobre o comportamento geral da corrosão.
ASTM G85
Este método fornece uma prática padrão para testes de névoa salina modificada (névoa). Simula ambientes de corrosão acelerada usando variações como exposição cíclica, soluções acidificadas ou enriquecimento de SO₂. Este método é preferencialmente utilizado para avaliar a durabilidade de revestimentos protetores.
ASTM G6
Para avaliar a corrosão localizada, aplica-se o método de ensaio eletroquímico ASTM G6. Este ensaio ajuda a determinar a suscetibilidade de ligas à base de ferro, níquel ou cobalto à corrosão por pites e frestas. Neste método, a forma e a histerese das curvas de polarização são analisadas para obter os resultados.
ASTM G69
É usado para medir os potenciais de corrosão (Ecorr) de ligas de alumínio em soluções aquosas. Ele fornece uma classificação das ligas com base em seu comportamento eletroquímico. Assim, com a ajuda deste método, as interações galvânicas são previstas.
ASTM G71
Este método fornece um guia para a realização e avaliação de testes entre metais diferentes em ambientes eletrolíticos. Isso é crucial quando metais diferentes são acoplados em um ambiente corrosivo. Ajuda a avaliar o risco e a extensão da corrosão galvânica.
ASTM G150
Ele se concentra em testes eletroquímicos de temperatura crítica de corrosão por pites (CPT) em aços inoxidáveis e ligas relacionadas. Ele determina a temperatura mínima na qual a corrosão por pites estável se inicia, o que é essencial para qualificar o aço inoxidável para ambientes contendo cloreto.
Por que os testes de corrosão eletroquímica são preferidos?
Velocidade e aquisição de dados em tempo real
Os testes eletroquímicos são preferidos pelos engenheiros para verificar a resistência à corrosão de materiais, pois proporcionam uma análise rápida e em tempo real. Ao contrário dos testes de imersão de longa duração, você pode obtê-los em poucas horas.
Requisito de tamanho de amostra pequeno
Os testes eletroquímicos não são apenas rápidos, mas também requerem uma pequena quantidade de componentes de amostra. Isso os torna econômicos e práticos, especialmente ao testar componentes de alto valor ou quando a disponibilidade de amostras é limitada.
Alta sensibilidade aos estágios iniciais de corrosão
Com a ajuda de testes eletroquímicos de corrosão, você pode detectar a atividade de corrosão muito antes do aparecimento de sinais visuais. Essa detecção precoce é crucial para identificar pontos fracos em materiais ou revestimentos. Ela ajuda a identificar e prevenir falhas de longo prazo, especialmente em ambientes críticos.
Adequado para revestimentos, ligas e zonas de solda
Os testes eletroquímicos são altamente adaptáveis e podem ser aplicados a uma ampla gama de tipos e condições de amostras. Você pode avaliar revestimentos protetores, comparar a resistência à corrosão de ligas ou analisar a integridade da solda de componentes. Esses métodos fornecem insights precisos e detalhados, adaptados a aplicações reais.
Limitações dos testes eletroquímicos
Limitado a materiais condutores
Natureza de Curto Prazo
Como os resultados dos testes eletroquímicos são acelerados, você pode obter resultados precisos sobre o comportamento da corrosão a longo prazo.
Sensibilidade da preparação da superfície
Uma das limitações notáveis dos testes eletroquímicos é a sua sensibilidade. Se a superfície dos componentes não for limpa adequadamente, uma pequena contaminação pode levar a resultados falsos.
Complexidade de interpretação
A análise de dados em ensaios eletroquímicos, como extrapolação de Tafel, curvas de polarização e espectros de impedância, exige expertise. Interpretações errôneas podem levar a conclusões imprecisas sobre taxas ou mecanismos de corrosão.
Perguntas frequentes
1. Quais fatores afetam o comportamento da corrosão eletroquímica?
Em testes de corrosão eletroquímica, vários fatores afetam a corrosão:
- Composição material
- Condição da superfície,
- Química de eletrólitos
- Temperatura
- Condições de fluxo
2. Que tipos de materiais podem ser testados usando métodos eletroquímicos?
Testes de corrosão eletroquímica podem ser aplicados a materiais condutores, como metais e ligas, o que inclui:
- Aço inoxidável
- Alumínio
- Titânio
- Materiais revestidos