O ensaio de corrosão eletroquímica objetivou a determinação do potencial de corrosão, densidade de corrosão, resistência de polarização e posterior cálculo da taxa anual de corrosão dos revestimentos, como forma de avaliar a resistência destes à corrosão. Também foi realizado o estudo da susceptibilidade dos revestimentos à corrosão localizada, por meio da determinação do potencial de pitting dos revestimentos.
3.6.1 Preparação dos Corpos-de-prova
Para a realização dos ensaios de corrosão, são necessários corpos-de-prova cilíndricos, feitos com as amostras embutidas com resina poliéster a frio. Para o corte das amostras, foi utilizado equipamento de Eletro Erosão ENGEMAQ NC40A, com eletrodo de cobre, localizado no Laboratório de Usinagem da UTFPR, Campus Ponta Grossa.
As amostras foram cortadas com 5 mm de diâmetro e comprimento variando entre 4,5 a 7,5 mm. Não houve alívio de tensões após o corte das amostras. Após o corte, as amostras foram então brazadas com estanho a fios de cobre de aproximadamente 20 mm, de forma a criar o contato elétrico necessário ao ensaio de corrosão.
Após brazagem com fios de cobre aos corpos-de-prova, estes foram então embutidos a frio com resina de poliéster no Laboratório de Preparação Metalográfica da UTFPR, Campus Ponta Grossa, para formar o corpo-de-prova como mostrado na Figura 13 a seguir.
Figura 13 – Esquema do corpo-de-prova para ensaio de corrosão eletroquímica.
Fonte: Autoria própria.
Após as amostras serem embutidas, os corpos-de-prova passaram por processo de lixamento com lixa de 1200 mesh e polimento com suspensão de diamante policristalina (Buehler, MetaDi Supreme) de 3 µm e 0,1 µm, até se obter uma superfície metálica uniforme e livre de riscos para o ensaio de corrosão.
3.6.2 Os Ensaios de Corrosão
Os ensaios de corrosão foram realizados com dois objetivos: determinar a taxa anual de corrosão dos revestimentos, e sua susceptibilidade à corrosão localizada. Para isso, são descritos aqui os métodos e normas seguidos para realização destes ensaios.
3.6.2.1 Ensaio para determinação da taxa de corrosão
O ensaio de corrosão eletroquímica foi realizado segundo as Normas ASTM G59-97 (2003) - Standard Test Method for Conducting Potentiodynamic Polarization Resistance
Measurements e ASTM G102-89 (1999) - Standard Practice for Calculation of Corrosion
Rates and related Information from Eletrochemical Measurements. Os equipamentos utilizados
localizados no Laboratório de Caracterizações Térmicas e Elétricas da Universidade Estadual de Ponta Grossa, e um Potenciostato Autolab M204 FRA32M, Fotografia 10, e Banho Termostático Digital MQBMP-01 da Metroquímica, localizados no Laboratório de Materiais da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, em Ponta Grossa.
Fotografia 10 – Potenciostato Autolab M204 FRA32M para ensaios de corrosão.
Fonte: Autoria própria.
Esse ensaio foi realizado com o intuito de determinar a densidade de corrente de corrosão, a resistência de polarização e a taxa de corrosão anual dos revestimentos. O ensaio foi realizado em solução de 3,5% (em peso) de NaCl, procedência Reagen p. a., à temperatura de (25 ± 0,5) °C. As amostras foram utilizadas como eletrodo de trabalho; um eletrodo de calomelano foi utilizado como eletrodo de referência e, como contra-eletrodo, um fio de platina de 6,28 cm2 de área geométrica.
O ensaio foi efetuado em uma célula eletroquímica contendo os três eletrodos mergulhados na solução de NaCl, em condição estacionária. A temperatura da solução foi mantida constante pela passagem de água por uma câmara, em torno da célula eletroquímica, que foi mantida a (25 ± 0,5) °C por um termostato Brookfield, modelo TC 501.
As amostras foram imersas no eletrólito (solução de NaCl) em potencial de circuito aberto por 55 minutos antes das polarizações eletroquímicas. Dessa forma, o potencial de corrosão Ecorr, foi o potencial obtido ao fim dos 55 minutos de imersão das amostras.
Logo após, sem retirar o eletrodo da solução, foi efetuada a polarização linear de ± 20 mV (micropolarização) em torno de Ecorr, partindo de potenciais mais catódicos que Ecorr em direção a potenciais mais anódicos que Ecorr, a uma velocidade de varredura de 1 mV/s, de
forma a determinar a resistência de polarização Rp. Finalmente, foram realizadas as polarizações catódicas e anódicas de ±150 mV em torno de Ecorr (macropolarização), pela mesma sistemática de varredura de potenciais que da micropolarização, o que permitiu a determinação dos coeficientes de Tafel anódico (ba) e catódico (bc).
A densidade de corrente de corrosão icorr então foi calculada por:
𝑖𝑐𝑜𝑟𝑟= 𝐼𝑐𝑜𝑟𝑟𝐴 (16)
onde A é a área exposta do espécime em cm2 e Icorr é a corrente total de corrosão definida por:
𝐼𝑐𝑜𝑟𝑟 = 106 𝐵𝑅
𝑝 (17)
onde B é o coeficiente de Stern-Geary, sendo que Rp está em ohm, Icorr em µA, e B está em V. O coeficiente de Stern-Geary, B, é definido por:
𝐵 = 2,303(𝑏𝑏𝑎𝑏𝑐
𝑎+𝑏𝑐) (18)
onde ba e bc estão em V.
A taxa de corrosão, TC, em mm/ano foi determinada então por:
𝑇𝐶 = 3,27 × 10−3 𝑖𝑐𝑜𝑟𝑟 𝐸𝑊
𝜌 (19)
onde ρ é a densidade do material corroído, em g/cm3, i
corr em µA/cm2, e EW é o peso equivalente da espécie corroída, sendo determinado para ligas por:
𝐸𝑊 = 1
∑𝑛𝑖𝑓𝑖𝑊𝑖
(20)
onde Wi é o peso atômico do ith elemento da liga, e ni o número de valência do ith elemento da liga e fi a fração mássica do ith elemento da liga.
3.6.2.2 Ensaio para determinação da susceptibilidade à corrosão localizada
Este ensaio seguiu a Norma ASTM G61-86 (2014) – Standard Test Method for
Conducting Cyclic Potentiodynamic Polarization Measurements for Localized Corrosion Susceptibility of Iron-, Nickel-, or Cobalt-Based Alloys. Os equipamentos utilizados foram um
Potenciostato Autolab PGSTAT 30 localizado no Laboratório de Caracterizações Térmicas e Elétricas da Universidade Estadual de Ponta Grossa, e um Potenciostato Autolab M204
FRA32M, localizado no Laboratório de Materiais da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, em Ponta Grossa.
Esse ensaio foi realizado com o intuito de determinar a susceptibilidade dos revestimentos à corrosão localizada, mais especificamente a corrosão por pitting. O ensaio foi realizado em solução de 3,5% de NaCl à temperatura de (25 ± 0,5) °C, com as amostras dos revestimentos como eletrodo de trabalho, um eletrodo de calomelano saturado (ECS) como eletrodo de referência e fio de platina como contra-eletrodo.
O ensaio foi efetuado em uma célula eletroquímica contendo os três eletrodos mergulhados na solução de NaCl, em condição estacionária. A temperatura da solução foi mantida a (25 ± 0,5) °C. As amostras foram imersas no eletrólito (solução de NaCl) em potencial de circuito aberto por 55 minutos antes das polarizações eletroquímicas.
Logo após, sem retirar o eletrodo da solução, foram realizadas as polarizações catódicas e anódicas, de -150 mV até +1,0 V em torno de Ecorr. Uma curva de polarização do potencial versus log da densidade de corrente é gerada na direção anódica. Os dados obtidos por meio da curva são utilizados na determinação do potencial de pitting e na comparação da resistência à corrosão por pitting dos materiais testados.