Como evitar corrosão filiforme sob revestimentos

A corrosão filiforme é uma forma particular de corrosão que ocorre sob revestimentos finos em fios distribuídos aleatoriamente como filamentos. A corrosão filiforme também é conhecida como corrosão por baixo do filme, corrosão filamentar ou corrosão por trilha sem-fim. Neste artigo examinamos as causas da corrosão filiforme, onde normalmente aparece, como se desenvolve, como detectá-la e como evitar que ocorra.

O que é corrosão filiforme?

A corrosão filiforme ocorre em superfícies metálicas que são revestidas com uma fina película orgânica, tipicamente de 0,05 a 0,1 mm (2 a 4 mils) de espessura, quando expostas a um ar atmosférico quente e úmido. A corrosão filiforme sempre começa em defeitos de revestimento, como arranhões e pontos fracos, como barbas, bordas cortadas e furos. (Confira nosso Guia de Falhas e Defeitos de Revestimento gratuito.)

Figura 1. A natureza filamentosa da corrosão filiforme (esquerda). Túneis de corrosão filiforme se formando sob um revestimento (à direita).
Fonte:Laboratório de Engenharia de Corrosão da NASA

Como ocorre a corrosão filiforme

Em muitos aspectos, a corrosão filiforme em alumínio (Al) e magnésio (Mg) é semelhante à corrosão em aço. A corrosão filiforme é impulsionada pela formação de células de aeração diferencial em locais de defeito em substratos revestidos.

A célula filiforme é composta por uma cabeça ativa e uma cauda que recebe oxigênio e vapor de água condensado através de rachaduras no revestimento aplicado. A cabeça pode ser preenchida com gel de alumina e bolhas de gás em alumínio se a cabeça for muito ácida. No magnésio, a cabeça parece enegrecida por causa do ataque de magnésio, mas o fluido corrosivo é claro quando a cabeça é quebrada. Caudas filiformes em alumínio e magnésio são esbranquiçadas na aparência. Os produtos da corrosão são hidróxidos e óxidos de alumínio e magnésio, respectivamente. As reações anódicas produzem Al ³⁺ ou Mg ²⁺ íons, que reagem para formar precipitados insolúveis com os íons hidroxila produzidos na reação de redução de oxigênio ocorrendo predominantemente na cauda.



O mecanismo de iniciação e ativação no alumínio e no magnésio são essencialmente os mesmos do aço revestido. A cabeça acidificada é uma piscina móvel de eletrólitos, mas a cauda é uma região na qual os íons de alumínio são transportados e ocorre uma reação gradual com os íons hidroxila. Os produtos finais de corrosão são parcialmente hidratados e totalmente expandidos na cauda porosa. As seções da cabeça e do meio da cauda são locais correspondentes para os vários íons reagentes iniciais e os produtos intermediários da corrosão do alumínio em meio aquoso. (Para saber mais, leia Corrosão de alumínio:5 fatos incríveis que você deve saber.)

Em contraste com o aço, o alumínio e o magnésio apresentam maior tendência a formar bolhas em meio ácido, com o gás hidrogênio evoluindo em reações catódicas na região da cabeça. Os produtos de corrosão da cauda são trihidróxido de alumínio Al(OH)₃ , um precipitado gelatinoso esbranquiçado ou hidróxido de magnésio Mg(OH)₂ , um precipitado esbranquiçado.

Fatores que afetam a corrosão filiforme

Vários fatores afetam o início da corrosão filiforme, incluindo:

A natureza do revestimento

A corrosão filiforme ocorre com todos os tipos de tintas:lacas acrílicas, epóxi-poliamidas, epóxi-aminas e poliuretanos, seja qual for o modo clássico de aplicação, seja tinta líquida ou pulverização eletrostática. Não ocorre sob revestimentos selados, como fita de eletricista.

A preparação da superfície

Este é um fator significativo. A corrosão filiforme se desenvolve em metal que não recebeu preparação de superfície, preparação ruim ou metal cuja superfície foi contaminada antes da pintura.

A natureza da liga

A natureza da liga não é um fator essencial porque a corrosão filiforme pode afetar todas as ligas de alumínio. Um estudo colaborativo recente realizado por três empresas europeias, Alusuisse, Hydro Aluminium e Pechiney, mostrou que para as ligas mais utilizadas na indústria da construção, Alumínio 6060 e 6063, a composição da liga não tem influência, exceto quando a concentração de cobre excede 0,1% .

Onde é mais provável que a corrosão filiforme se desenvolva

Normalmente, a corrosão filiforme é severa em regiões costeiras e tropicais quentes que sofrem queda de sal ou áreas industriais altamente poluídas. Superfícies mais ásperas também sofrem uma maior severidade de corrosão filiforme. A corrosão filiforme normalmente ocorre em ligas de alumínio quando o nível de umidade está entre 75% - 90% e em uma faixa de temperatura de 20°C - 40°C (68°F - 104°F), e o crescimento acelera a 85% de umidade relativa (RH) nível. A umidade relativa da atmosfera é o fator mais crucial para iniciar a corrosão filiforme. (Leitura relacionada:Os 5 Fatores de Corrosão Atmosférica.)

Os outros parâmetros principais que regem a corrosão filiforme são as composições das ligas, o escalpelamento de lingotes e tarugos, tratamentos térmicos, condição da camada superficial do metal, temperatura, moagem, decapagem e tratamento superficial preliminar. Embora a espessura do revestimento orgânico e a temperatura desempenhem um papel menor no início da corrosão filiforme, o aumento da temperatura aumentará o crescimento do filamento se a umidade relativa permanecer dentro da faixa crítica.

Como detectar corrosão filiforme

A corrosão filiforme pode ser visualmente reconhecida sem o uso de um microscópio. Foi observado em aço revestido, alumínio e magnésio com uma fina camada de estanho, ouro, prata, fosfato, esmalte ou laca.

O teste padrão para identificar a resistência à corrosão filiforme nos Estados Unidos é ASTM D 2803, "Guia para Testes de Resistência à Corrosão Filiforme de Revestimentos Orgânicos em Metal". De acordo com este teste, as amostras de metal revestidas são gravadas no metal nu e submetidas a uma atmosfera de névoa salina por até 24 horas, enxaguadas em água destilada e depois colocadas molhadas em um gabinete fechado a 25°C (77°F) e 85% RH. O tempo de exposição normalmente varia de 100 a 1000 horas. Os resultados do teste mostram se o material revestido desenvolve corrosão filiforme.

Indústrias mais afetadas pela corrosão filiforme

Os componentes estruturais da aeronave são fixados com parafusos e rebites. Esses fixadores e outras bordas afiadas da pele são pontos de iniciação comuns para corrosão filiforme. Foi relatado que aeronaves operando em ambientes marinhos quentes sofrem danos consideráveis ​​por corrosão, particularmente em ligas de alumínio 2024 e 7000 revestidas com poliuretano e outros revestimentos.

A umidade é a variável mais crítica para a propagação da corrosão, pois é necessária para dissolver os íons de sal.

A corrosão geralmente começa onde há uma imperfeição no substrato e na camada de revestimento. A imperfeição pode ser introduzida a partir de um arranhão ou de uma lasca de pedra que enfraquece a ligação adesiva entre o substrato e o revestimento.

A corrosão começa neste locus, que forma a cabeça do defeito de corrosão. A corrosão normalmente aparece como um filamento distinto semelhante a um fio, como uma trilha de verme, que aparece sob a superfície do revestimento.

O dano não é extensivo ao alumínio, mas é cosmeticamente censurável, especialmente quando a pista é longa e de cor branca.

Este tipo de corrosão filiforme pode danificar todos os tipos de produtos de alumínio, como rodas, carrocerias de automóveis e aeronaves. Para reparar os danos é necessário lixar e aplicar uma nova camada de revestimento. Para evitar a corrosão filiforme, é necessário um pré-tratamento adequado da superfície.

A corrosão filiforme foi mais severa quando as concentrações de cloreto no metal eram altas, principalmente quando as aeronaves sobrevoavam frequentemente o oceano ou eram baseadas em hangares de aeródromos costeiros.

O alumínio é amplamente utilizado para latas e outros tipos de embalagens. A folha de alumínio é frequentemente laminada em papel ou papelão para formar uma barreira de umidade ou vapor. Se a folha de alumínio tiver sido corroída por corrosão filiforme, o produto pode ficar contaminado ou ressecado porque a barreira de vapor foi quebrada. A degradação do papelão laminado pode ocorrer durante sua produção ou posterior armazenamento em ambiente úmido.

Na indústria automotiva, rodas de liga leve forjadas e diferenciadas com superfícies de dois tons (seções polidas) e/ou superfícies polidas mostram uma tendência crescente à corrosão filiforme.

Como prevenir a corrosão filiforme

Normalmente, a corrosão filiforme pode ser evitada reduzindo a umidade relativa abaixo de 60%. Infelizmente, não é prático reduzir diretamente a umidade em objetos em movimento, como aeronaves e automóveis. No entanto, o nível de umidade para componentes mantidos em uma instalação de armazenamento de longo prazo pode ser facilmente controlado adicionando ventiladores de secagem e umidóstatos, ou adicionando dessecantes às embalagens plásticas.

Componentes preparados com duas camadas de sistemas de revestimento epóxi e dois revestimentos de poliuretano são mais capazes de resistir à corrosão filiforme do que os sistemas de revestimento único.

A chance de corrosão filiforme é reduzida quando o substrato de aço é galvanizado. Primers ricos em zinco e primers cromados e fosfatizados, com camadas intermediárias de poliuretano e epóxi resistentes e de cura lenta, têm suscetibilidade filiforme reduzida em substratos de aço. Primers de cromato de zinco, anodização de ácido crômico e revestimentos de conversão de cromato ou cromato-fosfato proporcionaram vários graus de alívio da corrosão filiforme em ligas de alumínio. (Outra opção é discutida no artigo Advances in Liquid Nylon Multipolymer Coatings for the Transportation and Renewable Energy Industries.)

Múltiplas demãos em superfícies metálicas retardam a difusão da umidade e têm menos pontos de penetração e defeitos do que os sistemas de pintura de demão única. Os sistemas multicamadas resistem à penetração por abrasão mecânica e apresentam menos declives e declives. Revestimentos mais espessos alcançados pelo acúmulo de camadas e cura mais lenta demonstraram resistência substancialmente melhor à corrosão filiforme, diminuindo a penetração de oxigênio e umidade, diminuição do aprisionamento de solvente e menos locais de iniciação. Os sistemas de revestimento em pó também são benéficos porque são fundidos termicamente, resultando em revestimentos resistentes com melhor resistência à permeabilidade à umidade. Superfícies de metal lisas e bem preparadas geralmente têm melhor resistência do que superfícies mais ásperas.

Aço, alumínio e magnésio são todos quimicamente ativos. Suas ligas contêm compostos intermetálicos dispersos, precipitados e aglomerados durante a laminação a quente e o recozimento. Embora essas ligas geralmente tenham propriedades mecânicas melhoradas, trabalhos recentes mostram que sua heterogeneidade (mistura) e a presença de camadas tensoativas aumentam sua suscetibilidade à corrosão filiforme.