De acordo com métodos convencionais de estimativa, a perda económica direta causada pela corrosão na China é de aproximadamente 3% do PIB anualmente, com o aço consumido pela corrosão representando cerca de um terço da produção anual, dos quais cerca de um décimo não é reciclável .
A resistência à corrosão do alumínio e das ligas de alumínio é significativamente maior que a do aço, levando a perdas por corrosão muito menores. No entanto, independentemente do material metálico ou do seu nível de resistência à corrosão, a perda por corrosão sempre ocorrerá até certo ponto durante o uso.
A perda anual de alumínio por corrosão é estimada em cerca de 0,5% da produção de alumínio naquele ano. Os tipos de corrosão que ocorrem em alumínio e ligas de alumínio incluem corrosão por pites, corrosão intergranular, corrosão sob tensão e corrosão em camadas.
As ligas de alumínio da série 6000 têm o maior rendimento entre as ligas de alumínio forjado. Embora sua resistência à corrosão não seja tão boa quanto a das ligas de alumínio das séries 1000, 3000 e 5000, ainda é significativamente maior do que a das ligas de alumínio das séries 2000 e 7000.
As ligas da série 6000 têm uma tendência relativamente alta à corrosão intergranular, por isso é importante avaliar a sua sensibilidade à corrosão intergranular para estruturas críticas.
1. Classificação da corrosão do alumínio
O aparecimento de corrosão no alumínio pode ser dividido em dois tipos: corrosão abrangente e corrosão local.
A corrosão abrangente, também conhecida como corrosão uniforme, refere-se à perda que ocorre uniformemente na superfície do material quando ele entra em contato com o meio ambiente. Um exemplo de corrosão uniforme no alumínio é a corrosão que ocorre em solução alcalina, como durante a lavagem alcalina.
O resultado da corrosão uniforme é que a superfície do alumínio se torna mais fina a uma taxa relativamente consistente, levando a uma redução na massa. No entanto, deve-se notar que não existe corrosão uniforme absoluta e o afinamento da espessura pode variar em diferentes áreas.
A corrosão local refere-se à corrosão limitada a áreas ou partes específicas da estrutura. Este tipo de corrosão pode ser dividido em várias categorias, incluindo:
1. Pitting
A corrosão por pites ocorre em áreas isoladas da superfície do metal e resulta em pequenas cavidades ou poços que podem crescer e eventualmente levar à perfuração.
Se o diâmetro da abertura do poço for menor que sua profundidade, isso é chamado de corrosão por pite. Se o diâmetro da abertura da cava for maior que sua profundidade, isso é chamado de erosão da cava.
Não existe uma fronteira clara entre corrosão por pite e erosão por pite.
Um exemplo típico de corrosão por pite no alumínio ocorre em uma solução aquosa contendo cloreto.
A corrosão por pites é o tipo mais comum de corrosão no alumínio e é causada por diferenças de potencial entre certas áreas do alumínio e a matriz de alumínio, ou pela presença de impurezas com potencial diferente daquele da matriz de alumínio.
2. Corrosão intergranular
Este tipo de corrosão afeta seletivamente os limites dos grãos do metal ou liga, sem causar erosão significativa dos grãos ou cristais. Isso resulta em uma redução acentuada das propriedades mecânicas do material, levando a danos ou falhas estruturais.
A corrosão intergranular ocorre quando certas condições resultam em aumento de atividade nos limites dos grãos, como impurezas nos limites dos grãos ou flutuações na concentração de elementos de liga nos limites dos grãos.
Em outras palavras, deve haver uma camada fina no limite do grão que esteja carregada eletronegativamente em relação ao restante do alumínio, tornando-o mais suscetível à corrosão. Este tipo de corrosão pode ocorrer em alumínio de alta pureza em ácido clorídrico e água em alta temperatura. Ligas como AI Cu, AI Mg Si, Al Mg e Al Zn Mg são particularmente sensíveis à corrosão intergranular.
3. Corrosão galvânica
A corrosão galvânica é uma forma comum de corrosão no alumínio.
Quando dois metais com diferentes níveis de atividade, como o alumínio (ânodo) e um metal menos ativo, entram em contato no mesmo ambiente ou são conectados através de um condutor, um par galvânico é formado e a corrente flui, causando corrosão galvânica. Este tipo de corrosão também é conhecido como corrosão bimetálica ou corrosão de contato.
O alumínio tem um potencial natural muito negativo e, quando entra em contato com outros metais, é sempre o ânodo, o que acelera o processo de corrosão. Quase todas as ligas de alumínio e alumínio são suscetíveis à corrosão galvânica.
Quanto maior a diferença de potencial entre os dois metais em contato, mais severa será a corrosão galvânica. É importante notar que a proporção da área superficial é crítica na corrosão galvânica, e a combinação mais desfavorável é um cátodo grande e um ânodo pequeno.
4. Corrosão em fendas
A corrosão em fendas ocorre quando dois metais iguais ou diferentes entram em contato, ou quando um metal entra em contato com um não-metal, criando uma lacuna. A corrosão ocorre na lacuna ou próximo a ela devido à falta de oxigênio na área, o que cria uma célula de concentração.
A corrosão em frestas não depende do tipo de liga e pode ocorrer mesmo em ligas altamente resistentes à corrosão. O ambiente ácido no topo da lacuna é a força motriz por trás da corrosão e é uma forma de corrosão sob sedimentos (incrustações).
Um exemplo de corrosão em frestas sob escala é a corrosão que ocorre sob a argamassa na superfície de perfis de alumínio para construção em liga 6063.
A corrosão das juntas pode ser causada por lama, incrustações e impurezas na superfície metálica das conexões de flange, superfícies de fixação, superfícies sobrepostas, poros de solda, camadas sob ferrugem e camadas de drenagem.
5. Fissuração por corrosão sob tensão
A corrosão sob tensão é um tipo de corrosão que ocorre quando a tensão de tração e um meio de corrosão específico existem simultaneamente. A tensão pode ser externa ou residual dentro do metal, que pode ser causada por fatores como deformação durante o processamento e fabricação, mudanças severas de temperatura durante a têmpera ou alterações de volume resultantes de alterações na estrutura interna.
A tensão residual também pode ser causada por processos como rebitagem, fixação de parafusos, ajuste por pressão e ajuste por contração a frio.
Quando a tensão de tração na superfície do metal atinge o limite de escoamento Rp0.2, ocorrerá fissuração por corrosão sob tensão.
As ligas de alumínio das séries 2000 e 7000 podem produzir tensão residual durante a têmpera, que deve ser eliminada por meio de pré-alongamento antes do tratamento de envelhecimento para evitar deformação ou introdução de tensão nas peças da aeronave durante o processamento.
6. Corrosão em camadas
A corrosão em camadas, também conhecida como delaminação, lascamento ou desnudamento, é uma forma específica de corrosão que ocorre nas ligas das séries 2000, 5000, 6000 e 7000. É comumente visto em materiais extrudados e, uma vez ocorrido, pode descascar camada por camada, como a mica.
7. Corrosão filiforme
A corrosão filiforme é um tipo de corrosão rasteira que pode se desenvolver sob películas de tinta de alumínio ou outros revestimentos, mas não é encontrada sob películas de óxido anódico. Este tipo de corrosão é comumente encontrado em peças estruturais de alumínio de aeronaves e peças de alumínio estruturais ou de construção.
A ocorrência de corrosão filiforme é influenciada por fatores como composição do material, pré-tratamento antes do revestimento e fatores ambientais como temperatura, umidade e níveis de cloreto.
2. Corrosão intergranular de ligas da série 6000
A série 6000 de ligas de alumínio, que podem ser reforçadas através de tratamento térmico, são as ligas de alumínio forjado mais utilizadas atualmente. São ligas Al Mg Si e Al Mg Si Cu e em 2018, 126 das 706 ligas registradas na Aluminum Association, Inc. eram ligas da série 6000, representando 18%.
Essas ligas são amplamente utilizadas nas indústrias de construção, estrutural e de transporte devido à sua boa conformabilidade de processamento, resistência moderada e excelente resistência à corrosão. No entanto, se a proporção da composição da liga não for apropriada, os parâmetros de tratamento térmico não forem selecionados corretamente ou o processamento e a formação forem inadequados, a corrosão intergranular pode ocorrer em ambientes contendo cloro.
A maior parte da corrosão intergranular ocorre em ligas com pequena quantidade de cobre e alta relação Si/Mg. Geralmente, o teor de cobre na maioria das ligas contendo cobre não é superior a 0,4%, com apenas quatro ligas, como 6013, 6113, 6056 e 6156, tendo um teor de cobre tão alto quanto 1,1%. O cobre é adicionado às ligas de Al Mg Si para melhorar as propriedades mecânicas da liga.
A microscopia eletrônica de transmissão de varredura de alta resolução revela que camadas de segregação ricas em cobre e precipitados catódicos de fase Q são frequentemente encontrados em ligas com sensibilidade à corrosão intergranular. A fase q é uma fase intermetálica quaternária com a fórmula molecular Cu2mg8Si5Al4que precipita ao longo do limite de grão, causando dissolução anódica da solução sólida adjacente e formando uma zona livre de precipitado.
3. Teste de sensibilidade à corrosão intergranular
Existem dois métodos comuns para determinar a sensibilidade à corrosão intergranular de ligas de alumínio: testes de campo e testes de imersão acelerada. Em testes acelerados, uma solução de cloreto de potássio contendo ácido clorídrico (ISO 11846 método B) ou uma solução de cloreto de potássio com peróxido de hidrogênio (ASTM G110) é frequentemente usada para acelerar o processo de corrosão.
Após o ensaio, a seção transversal da amostra é examinada através de metalografia ou é medida a perda de propriedades mecânicas. Os resultados do teste acelerado ISO 11846 são altamente consistentes com os resultados do teste de campo em atmosfera marinha.
No entanto, durante o teste acelerado, quase todos os limites de grão próximos à superfície da amostra sofrem corrosão severa (corrosão intergranular uniforme), enquanto no teste de campo, a superfície da amostra corrói apenas em áreas limitadas (corrosão local). Apesar desta diferença, o teste acelerado ainda é um método padrão para avaliar com precisão a presença de corrosão nos contornos de grão em materiais.
A indústria automotiva frequentemente determina se uma liga de alumínio da série 6000 apresenta corrosão intergranular de acordo com o padrão ISO 11846 método B. Isso envolve a imersão de uma pequena amostra (área superficial inferior a 20 cm2) em uma solução ácida de cloreto de sódio à temperatura ambiente (pH = 1) por 24 horas e, em seguida, a realização de uma inspeção metalográfica para determinar o tipo de corrosão (poluição ou intergranular).
É essencial determinar a extensão dos danos causados pela corrosão superficial e a profundidade máxima da corrosão. Estudos recentes indicam que fazer algumas modificações significativas nas condições de teste não afetará significativamente a reprodutibilidade dos resultados.
A norma especifica que a proporção entre o volume do eletrólito e a área superficial da amostra não deve ser inferior a 5ml/cm2, ou terá um impacto significativo na taxa de corrosão intergranular. Para que a superfície da amostra corroa, deve haver reação catódica (precipitação de hidrogênio e redução de oxigênio), e o valor do pH da solução de teste deve aumentar com o tempo, levando a uma diminuição na corrosão do eletrólito.
Das 8 séries de ligas de alumínio forjado, a liga da série 6000 é um tipo de liga Al Mg Si (Cu, Zn) e é altamente suscetível à corrosão intergranular. Esta série possui alta sensibilidade à corrosão intergranular.
Para testar a tendência à corrosão intergranular da liga da série 6000, o método mais eficaz é realizar o ataque alcalino conforme a norma ISO 11846 e depois realizar o tratamento de descontaminação usando solução concentrada de ácido nítrico. No entanto, os resultados podem ser afetados pelo ataque em solução de NaOH com temperatura de 50-60°C e fração de massa de 5-10% por 2-5 minutos.
Uma alternativa mais eficaz ao ataque alcalino é usar solução de ácido nítrico/ácido fluorídrico, que pode remover efetivamente o alumínio de manchas de protoplastos ricos em ferro na superfície. Partículas de alumínio podem acelerar a corrosão de ligas de alumínio em soluções de cloreto, pois são microcátodos locais e fonte de corrosão intergranular.
A corrosão da liga em solução de ácido nítrico/fluoreto é mais lenta em comparação com a corrosão em solução alcalina.
A liga da série 6000 não é apenas uma liga de alumínio deformada amplamente utilizada, de alto rendimento e diversificada, mas também é uma das ligas deformadas com alta sensibilidade à corrosão intergranular. No entanto, a corrosão intergranular pode ser evitada seguindo rigorosamente as especificações do processo, especialmente o processo de tratamento térmico, e implementando um projeto estrutural razoável e excelentes práticas de fabricação.
A sensibilidade à corrosão intergranular das estruturas e componentes de liga de alumínio da série 6000 também está intimamente ligada ao seu ambiente operacional. É essencial dar plena consideração ao projeto das estruturas.
