Conheça as 5 melhores formas de combater a oxidação em materiais metálicos

A ferrugem presente nas carrocerias, radiadores e diversos componentes metálicos é uma das maiores causas da perda dos materiais metálicos. Aproximadamente 5% da receita de um nação industrializada são gastos na prevenção da corrosão e na manutenção de metais que oxidaram, comprovando o prejuízo enorme que a oxidação pode proporcionar para uma economia. 

A fim de explicar o fenômeno da oxidação e quais são as melhores maneiras de a combater, esse texto foi escrito com base nesse artigo científico, que, para informações mais aprofundadas e científicas, é aconselhável o consultar.

Mas o que é Oxidação?

Cientificamente, a oxidação é um processo eletroquímico ou reação química em que ocorre uma transferência de elétrons entre dois reagentes. Por consequência, pode haver a corrosão, que é o ataque destrutivo e não intencional de um metal, tendo seu início na superfície do material. 

Os átomos metálicos majoritariamente perdem elétrons, caracterizando como reação de oxidação ou reação anódica. Já o componente que recebe os elétrons faz uma reação de redução ou reação catódica. Assim, a taxa total de oxidação deve ser igual à de redução.

Um exemplo de reação é a ferrugem, que pode acontecer quando o ferro está imergido na água, a qual contém oxigênio dissolvido. Na primeira etapa, o Fe é oxidado a  Fe+2, já na segunda etapa, ele é oxidado a Fe+3, assim, é gerado o produto Fe(OH)3, comumente chamado de ferrugem. 

Fe(s) → Fe2+ + 2e- (oxidação do ferro)

O2 + 2H2O + 4e- → 4OH- (redução do oxigênio)

2Fe + O2 + 2H2O → 2Fe(OH)2 (equação geral da formação da ferrugem)

Alguns materiais metálicos possuem mais facilidade que outros para oxidar, possuindo diferentes potenciais de eletrodo. Portanto, quanto maior o potencial de oxidação um metal tiver, mais fácil ele oxidará. 

O potencial também pode mudar com a alteração de temperatura e a concentração do metal, revelando diferentes comportamentos do material de acordo com o ambiente.

Eletrodos respectivamente do mais inerte (catódico) para o mais ativo (anódico): ouro, platina, prata, ferro +2, cobre, chumbo, níquel, cobalto, ferro metálico, zinco, alumínio, magnésio, sódio, potássio.)

Tabela de Potenciais de Eletrodo Padrão



Porém, para uma classificação mais realista e prática, é aconselhável consultar a tabela da série galvânica, a qual representa as reatividades relativas dos metais e ligas comerciais quando imersos em água do mar. 

Metais ou ligas respectivamente do mais inerte (catódico) para o mais ativo (anódico): Platina, Ouro, Grafita, Titânio, Prata, Aço Inoxidável 316, Aço Inoxidável 304, Inconel, Níquel, Monel, Ligas cobre-níquel, Bronzes, Cobre, Latões, Inconel, Níquel, Estanho, Chumbo, Aço inoxidável 316 (ativo), Aço Inoxidável 304 (ativo), Ferro fundido, Ferro e aço, Ligas de Alumínio, Cádmio, Alumínio comercialmente puro, Zinco, Magnésio e ligas de magnésio.)

Tabela da Série Galvânica.



A maior parte dos metais está submetida a uma corrosão em maior ou menor intensidade, sendo assim, são mais estáveis no estado iônico – na forma de íons. Desse modo, a maioria dos metais se encontram na natureza na forma de compostos químicos, como óxidos, hidróxidos, carbonatos, silicatos, sulfetos e sulfatos.

E como evitar a Oxidação dos Metais?

Existem diversas maneiras de combater a corrosão nos metais, entretanto, os processos dependem do ambiente e do uso que o metal será submetido. Dentre essas maneiras, serão abordadas as melhores maneiras de evitar a oxidação:

Seleção do Material

Uma seleção criteriosa dos materiais é uma das melhores maneiras de prevenir a corrosão, já que, de acordo com a característica do ambiente, escolhe-se um material que não tenha tendência a fazer uma reação de oxidação com o meio.

Por outro lado, nem sempre é viável usar o melhor tipo de material, já que o custo pode ser um fator significativo. O ouro é o exemplo de um metal com uma mínima reatividade, sendo ótimo para metais que não oxidem, entretanto, o seu alto custo o torna inviável para certos usos.

jóias de ouro quase não sofrem oxidação

Jóias de Ouro



Aditivos Antioxidantes

Os Aditivos Antioxidantes, ou inibidores de oxidação, são substâncias que diminuem a corrosão no metal. Alguns reagem e eliminam um componente químico ativo presente na solução, já outros inibidores se fixam à superfície e interferem nas reações de oxi-redução.

Sendo mais usado em ambientes fechados, os inibidores podem servir para, por exemplo, radiadores de automóveis e caldeiras de vapor. A ação consiste na formação de um revestimento fino que protege a superfície, assim, são usados em lubrificantes para motores e máquinas.

A composição pode ser derivada de petróleo, já que os hidrocarbonetos sofrem maior oxidação por possuírem oxigênio. Desse modo, os equipamentos precisam ser lubrificados com uma certa frequência, a fim de aumentar a vida útil e reduzir os depósitos.

Passividade

A passividade é um fenômeno em que, sob condições ambientais específicas, alguns materiais metálicos perdem sua reatividade química, tornando-se inertes. Alguns exemplos de metais que têm esse comportamento são: cromo, ferro, níquel e titânio.

Esse comportamento passivo resulta da formação de uma película de óxido muito fina e altamente aderente sobre a superfície do metal, impedindo uma corrosão adicional.

O aço inoxidável é altamente resistente à corrosão em diversos ambientes devido ao processo de passividade. Contendo em torno de 10% de cromo, forma-se uma película na superfície do metal, minimizando a formação de ferrugem.

Metal de sacrifício

Amplamente utilizado em, por exemplo, cascos de navio, os metais de sacrifício servem como o meio oxidante ao invés do metal que se queira preservar. O Zinco e Magnésio são os mais utilizados para esse fim.

Os ânodos de sacrifício possuem um caráter menos redutor que o outro metal, assim, fazem a reação de oxidação no lugar. 

A tabela de reatividade serve como guia desse uso, comprovando que o Zinco e Magnésio são mais usados por terem um potencial de oxidação maior que a maioria dos metais.

Galvanização

O processo de galvanização consiste na formação de uma camada de zinco sobre a superfície do aço ou ferro, por meio de uma etapa de imersão à quente. Sendo o Zinco mais anódico, garante proteção a qualquer corrosão na superfície do material.

A camada na superfície evita o contato do metal com o ar e a água, além de o proteger mesmo quando riscado, já que, devido ao potencial de oxidação, o Zinco continuará se oxidando no lugar do aço.

Pregos de Aço Galvanizado.



Por que é tão importante evitar a oxidação?

A perda efetiva do material devido à corrosão é de extrema influência no alto custo de manutenção dos metais, e, por esse motivo, processos que evitam a oxidação são essenciais.

Foi estimado que em torno de 20% da produção total do ferro possui a função de exclusivamente substituir peças enferrujadas, comprovando o prejuízo causado.

Há diversas maneiras de tentar conter que os metais sejam oxidados, entretanto, é preciso se atentar ao contexto e ao uso. Se a intenção é diminuir os custos da manutenção de uma automação industrial, o uso de materiais mais caros, metais de sacrifício ou aditivos antioxidantes são aconselháveis.

Aços galvanizados são mais usados para, por exemplo, parafusos, e os metais de sacrifício são recomendados tanto para equipamentos que estão submersos na água quanto ambientes corrosivos. Já itens de menor dimensão, como jóias, tornam viável o uso de metais menos reativos, como o ouro e a platina.


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