Características gerais de corrosão do latão
O latão, uma liga de Cu-Zn com zinco como principal elemento de liga, recebe esse nome devido à sua cor amarela.
Dependendo do tipo e conteúdo dos elementos de liga adicionados, o latão pode ser categorizado em três tipos principais: latão monofásico, latão duplex e latão especial.
Quando o teor de zinco está abaixo de 36%, ele forma uma solução sólida α monofásica, portanto conhecida como latão α. Quando o teor de zinco varia entre 36% e 45%, torna-se latão duplex α+β.
Latão com teor de zinco acima de 45% é impraticável devido à fragilidade excessiva devido ao excesso de fase β. Latões especiais são formulados adicionando elementos como Sn, Mn, Al, Fe, Ni, Si, Pb, etc., à base de Cu-Zn.
O latão corrói lentamente na atmosfera e também apresenta uma baixa taxa de corrosão em água doce pura (0,0025-0,025 mm/ano). No entanto, corrói um pouco mais rápido na água do mar (0,0075-0,1 mm/ano).
Os fluoretos têm um impacto mínimo na corrosão do latão, os cloretos têm um efeito mais significativo, enquanto os iodetos causam corrosão severa. Em água contendo gases como O2, CO2, H2S, SO2, NH3, etc., a taxa de corrosão do latão aumenta acentuadamente.
Corrói facilmente em água mineral, especialmente água contendo Fe2(SO4)3. O latão sofre corrosão severa em ácidos nítrico e clorídrico, corrói mais lentamente em ácido sulfúrico e é resistente a soluções de NaOH. O latão tem melhor resistência à corrosão por impacto do que o cobre puro.
Os latões especiais têm melhor resistência à corrosão do que o latão comum. A adição de cerca de 1% de Sn ao latão reduz significativamente a corrosão por dezincificação e melhora sua resistência à água do mar. A incorporação de cerca de 2% de Pb no latão aumenta sua resistência ao desgaste, reduzindo significativamente sua taxa de corrosão no fluxo de água do mar.
Para evitar a dezincificação, podem ser adicionadas pequenas quantidades de As, Sb ou P (0,02%-0,05%). O latão naval contendo 0,5% -1,0% Mn aumentou a resistência e excelente resistência à corrosão. No latão contendo 65% Cu e 55% Cu, a substituição de parte do Zn por 12% -18% Ni muda a cor para branco prateado, por isso é chamada de prata níquel ou prata alemã.
Esta liga apresenta excelente resistência à corrosão em ácidos salinos, alcalinos e não oxidantes. A extensa substituição de Ni por Zn evita a dezincificação. Além dessas características de corrosão, o latão também sofre duas formas significativas de corrosão: dezincificação e corrosão sob tensão.
Fissuração por corrosão sob tensão de latão
Os fatores que influenciam a corrosão sob tensão no latão incluem o meio corrosivo, a tensão, a composição da liga e a microestrutura. Uma liga específica só sofre fissuração por corrosão sob certos meios e condições de tensão específicas.
(1) Meio Corrosivo
O latão sob tensão de tração pode sofrer corrosão sob tensão em todos os ambientes que contenham amônia (ou NH4+), bem como na atmosfera, água do mar, água doce, água de alta temperatura e alta pressão e vapor. Por exemplo, a quebra de invólucros de bala de latão durante a estação chuvosa no verão (também conhecida como “quebra da estação”) é um exemplo típico de fissuração por corrosão sob tensão em latão.
Além disso, a morfologia da corrosão sob tensão do latão pode ser intergranular ou transgranular. Em soluções formadoras de filme, ocorrem principalmente fraturas intergranulares, enquanto em soluções não formadoras de filme, as fraturas transgranulares são mais comuns.
Acredita-se geralmente que o mecanismo de corrosão sob tensão do latão envolve a formação de uma película frágil de óxido cuproso na superfície do latão em soluções formadoras de filme. Este filme fratura sob tensão e deformação, levando à propagação da trinca para o metal base, que então para devido ao deslizamento, expondo a ponta da trinca à solução corrosiva.
O processo de penetração intergranular, formação de filme, fratura frágil e propagação de trincas se repete, resultando em uma superfície de fratura escalonada. Em soluções não formadoras de filme, a tensão causa a dissolução preferencial das discordâncias superficiais do latão, levando à propagação de trincas ao longo do caminho de maior densidade de discordâncias, causando fratura.
No latão com menor teor de zinco, as discordâncias são principalmente celulares e os limites dos grãos têm a maior densidade de discordâncias, levando a fraturas intergranulares.
No latão com alto teor de zinco, as luxações são principalmente planares e as falhas de empilhamento são as áreas de maior densidade de luxações, levando a fraturas transgranulares.
Além disso, a congregação de átomos de zinco em discordâncias sob tensão aumenta a reatividade nesses locais, aumentando assim a taxa de propagação de trincas com maior teor de zinco.
Estudos experimentais mostram que, em condições atmosféricas, as atmosferas industriais causam mais facilmente fissuras por corrosão sob tensão no latão, com a vida de fratura mais curta, seguidas pelas atmosferas rurais; as atmosferas marinhas têm o menor efeito.
Estas diferenças nos ambientes atmosféricos devem-se a variações no teor de SO2 (mais elevado nas atmosferas industriais, mais baixo nas atmosferas rurais e quase inexistente nas atmosferas marinhas).
Em resumo, as substâncias que causam principalmente fissuração por corrosão sob tensão no latão são a amônia e seus derivados, ou sulfetos. O efeito da amônia é bem reconhecido, enquanto o papel dos sulfetos é menos claro. Além disso, vapor, oxigênio, SO2, CO2, CN- têm um efeito acelerador na corrosão sob tensão.
(2) Estresse
A tensão de tração é uma condição necessária para a ocorrência de fissuração por corrosão sob tensão no latão. Quanto maior a tensão de tração, maior a sensibilidade à fissuração por corrosão sob tensão.
A eliminação da tensão de tração residual por meio do revenido a baixa temperatura pode prevenir fissuras por corrosão sob tensão no latão.
(3) Composição e Microestrutura da Liga
Quanto maior o teor de zinco no latão, maior será sua sensibilidade à corrosão sob tensão. O teor específico de zinco abaixo do qual a corrosão sob tensão não ocorre depende da natureza do meio.
Por exemplo, o latão com menos de 20% de teor de zinco geralmente não sofre corrosão sob tensão em ambientes naturais, mas o latão com baixo teor de zinco pode sofrer rachaduras por corrosão sob tensão em água com amônia.
Os efeitos de outros elementos de liga na corrosão sob tensão são os seguintes:
O silício previne eficazmente a fissuração por corrosão sob tensão no latão α. Si e Mn melhoram a resistência do latão α+β e β à corrosão sob tensão. Sob atmosferas de amônia, elementos como Si, As, Ce, Mg melhoram a resistência à corrosão sob tensão do latão α.
Em condições atmosféricas, Si, Ce, Mg, etc., aumentam a resistência à corrosão sob tensão. Testes de exposição em atmosferas industriais indicam que a adição de Al, Ni e Sn às ligas de Cu-Zn reduz sua tendência a sofrer trincas por corrosão sob tensão.
