Prevenção de Corrosão Filiforme: Estratégias Especialistas para Proteção Sob Revestimento

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 subfilme, corrosão filamentos ou corrosão em trilha de verme. Neste artigo, examinamos as causas da corrosão filiforme, onde ela tipicamente aparece, como se desenvolve, como detectá-la e como preveni-la.

O que é corrosão filiforme?

A corrosão filiforme ocorre em superfícies metálicas revestidas com filme orgânico fino, tipicamente 0,05 a 0,1 mm (2 a 4 mils) de espessura, quando expostas a ar atmosférico quente e úmido. A corrosão filiforme sempre começa em defeitos do revestimento, como arranhões e pontos fracos como barbas, bordas cortadas e furos. (Confira nosso Guia Gratuito de Falhas e Defeitos de Revestimento.)

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

Como a Corrosão Filiforme Ocorre

Em muitos aspectos, a corrosão filiforme em alumínio (Al) e magnésio (Mg) é similar 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 consiste em 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 no alumínio se a cabeça for muito ácida. No magnésio, a cabeça aparece enegrecida devido ao ataque do magnésio, mas o fluido corrosivo é claro quando a cabeça é rompida. Caudas filiformes em alumínio e magnésio são esbranquiçadas. Os produtos de corrosão são hidróxidos e óxidos de alumínio e magnésio, respectivamente. Reações anódicas produzem íons Al³⁺ ou Mg²⁺, 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 em alumínio e magnésio são essencialmente os mesmos do aço revestido. A cabeça acidificada é uma poça móvel de eletrólitos, mas a cauda é uma região na qual íons de alumínio são transportados e uma reação gradual com íons hidroxila ocorre. Os produtos finais de corrosão são parcialmente hidratados e totalmente expandidos na cauda porosa. A cabeça da cauda e seções médias são locais correspondentes para os vários íons reagentes iniciais e produtos intermediários de corrosão do alumínio em meios aquosos. (Para saber mais, leia Corrosão de Alumínio: 5 Fatos Incríveis Que Você Precisa Saber.)

Em contraste com o aço, alumínio e magnésio mostram maior tendência a formar bolhas em meios ácidos, com gás hidrogênio evoluído em reações catódicas na região da cabeça. Os produtos de corrosão da cauda são ou hidróxido 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 a iniciação 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, e com qualquer que seja o modo clássico de aplicação, seja tinta líquida ou pulverização eletrostática em pó. Não ocorre sob revestimentos selados como fita de eletricista.

O preparo da superfície

Este é um fator significativo. A corrosão filiforme se desenvolve em metal que não recebeu preparo de superfície, preparo 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 conduzido por três empresas europeias, Alusuisse, Hydro Aluminium e Pechiney, mostrou que para as ligas mais comumente usadas 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 a Corrosão Filiforme é Mais Provável de se Desenvolver

Tipicamente, a corrosão filiforme é severa em regiões costeiras quentes e tropicais que experimentam queda de sal ou áreas industriais fortemente poluídas. Superfícies mais rugosas também experimentam maior severidade de corrosão filiforme. A corrosão filiforme tipicamente ocorre em ligas de alumínio quando o nível de umidade está entre 75% - 90% e em faixa de temperatura de 20°C - 40°C (68°F - 104°F), e o crescimento acelera no nível de 85% de umidade relativa (UR). A umidade relativa da atmosfera é o fator único mais crucial para iniciar a corrosão filiforme. (Leitura relacionada: Os 5 Fatores da Corrosão Atmosférica.)

Os outros principais parâmetros que regem a corrosão filiforme são composições de liga, escalpe de lingotes e tarugos, tratamentos térmicos, condição da camada superficial do metal, temperatura, retificação, decapagem e tratamento superficial preliminar. Embora a espessura do revestimento orgânico e a temperatura desempenhem papel menor na iniciação da corrosão filiforme, o aumento da temperatura aumentará o crescimento do filamento se a umidade relativa permanecer dentro da faixa crítica.

Como Detectar a Corrosão Filiforme

A corrosão filiforme pode ser reconhecida visualmente sem usar microscópio. Foi observada em aço revestido, alumínio e magnésio com revestimento fino de estanho, ouro, prata, fosfato, esmalte ou laca.

O teste padrão para identificar resistência à corrosão filiforme nos Estados Unidos é ASTM D 2803, "Guia para Teste de Resistência à Corrosão Filiforme de Revestimentos Orgânicos em Metal". Segundo este teste, espécimes de metal revestidos são riscados até o metal base e submetidos a atmosfera de neblina salina por até 24 horas, enxaguados em água destilada, e então colocados úmidos em gabinete fechado a 25°C (77°F) e 85% UR. O tempo de exposição tipicamente varia de 100 a 1000 horas. Os resultados do teste mostram se o material revestido desenvolve corrosão filiforme.

Indústrias Mais Afetadas pela Corrosão Filiforme

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

A umidade é a variável mais crítica para a corrosão se propagar porque é necessária para dissolver os íons de sal.

A corrosão tipicamente começa onde há uma imperfeição no substrato e camada de revestimento. A imperfeição pode ser introduzida por um arranhão ou 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 uma linha, como uma trilha de verme, que aparece sob a superfície do revestimento.

O dano não é extenso ao alumínio mas é esteticamente objectionável, especialmente quando o trilho é longo e branco.

Este tipo de corrosão filiforme pode danificar todos os tipos de produtos de alumínio como rodas, carrocerias de automóveis e aeronaves. Para reparar o dano requer lixamento e aplicação de nova camada de revestimento. Para prevenir corrosão filiforme, pré-tratamento superficial adequado é necessário.

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

O alumínio é amplamente usado para latas e outros tipos de embalagens. Folha de alumínio é frequentemente laminada a papel ou cartão para formar barreira de umidade ou vapor. Se a folha de alumínio foi consumida por corrosão filiforme, o produto pode ficar contaminado ou secar porque a barreira de vapor foi rompida. Degradação de cartão laminado com folha pode ocorrer durante sua produção ou armazenamento subsequente em ambiente úmido.

Na indústria automotiva, rodas de liga leve forjadas, distintas com superfícies de dois tons (seções polidas) e/ou superfícies polidas mostram tendência aumentada para corrosão filiforme.

Como Prevenir a Corrosão Filiforme

Tipicamente, a corrosão filiforme pode ser prevenida reduzindo a umidade relativa abaixo de 60%. Infelizmente, não é prático reduzir diretamente a umidade em objetos móveis como aeronaves e automóveis. No entanto, o nível de umidade para componentes mantidos em instalações de armazenamento de longo prazo pode ser facilmente controlado adicionando ventiladores secadores e higrômetros, ou adicionando dessecantes a embalagens plásticas.

Componentes primados com duas camadas de sistemas de revestimento epóxi e duas camadas de poliuretano são mais capazes de resistir à corrosão filiforme que sistemas de camada única.

A chance de corrosão filiforme é reduzida quando o substrato de aço é galvanizado. Primers ricos em zinco e primers cromatados e fosfatados, com camadas intermediárias resistentes e de cura lenta de poliuretano e epóxi, reduziram a suscetibilidade filiforme em substratos de aço. Primers de cromato de zinco, anodização com ácido crômico e revestimentos de conversão cromato ou cromato-fosfato forneceram graus variados de alívio da corrosão filiforme em ligas de alumínio. (Outra opção é discutida no artigo Avanços em Revestimentos Multipolímeros de Nylon Líquido para as Indústrias de Transporte e Energia Renovável.)

Múltiplas camadas em superfícies metálicas retardam a difusão de umidade e têm menos sítios de penetração e defeito que sistemas de tinta de camada única. Sistemas multicamadas resistem à penetração por abrasão mecânica e têm menos colinas e vales. Revestimentos mais espessos alcançados por acúmulo de camadas e cura mais lenta demonstraram resistência substancialmente melhor à corrosão filiforme diminuindo a penetração de oxigênio e umidade, diminuindo o aprisionamento de solvente, e menos sítios de iniciação. Sistemas de revestimento em pó também são benéficos porque são fundidos termicamente, resultando em revestimentos resistentes com melhor resistência à permeabilidade de umidade. Superfícies metálicas primadas lisas e bem preparadas geralmente têm melhor resistência que superfícies mais rugosas.

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