Mecânica

Corrosão em ligas metálicas poderá ser controlada

Redação do Site Inovação Tecnológica - 02/03/2006

Corrosão em ligas metálicas poderá ser controlada

A corrosão, popularmente conhecida como ferrugem, é um dos maiores inimigos das máquinas e equipamentos e de qualquer outro material metálico. Estima-se que apenas a corrosão em ligas importantes, como o aço inoxidável, seja responsável por prejuízos equivalentes a 3 por cento de toda a produção mundial a cada ano.

Apesar disso, a corrosão não é um fenômeno totalmente compreendido pelo cientistas. Como em vários outros campos da ciência, o conhecimento atual da corrosão é quase totalmente descritivo: sabe-se o que acontece e quais são os resultados; mas pouco se sabe do por que e do como isso acontece.

Mas isso começa a mudar. Uma equipe de pesquisadores europeus, trabalhando no Instituto Max Planck, Alemanha, conseguiu, pela primeira vez, acompanhar "ao vivo" o processo da corrosão em nível atômico. Eles acompanharam o desenvolvimento do processo corrosivo com uma resolução na faixa dos picômetros. Um picômetro é um milésimo de um nanômetro ou 10-12 metros.

Para grande surpresa dos cientistas, o processo de corrosão, à primeira vista um processo destruidor, cria uma camada cristalina protetora perfeita. Utilizando uma fonte de radiação síncroton altamente brilhante, que funciona como uma sonda não-destrutiva de alta resolução, eles conseguiram caracterizar com precisão essa camada, determinando sua estrutura cristalina e sua composição química.

Corrosão em ligas metálicas

Na experiência foi utilizada uma liga de cobre e ouro (Cu3AU), porque os dois metais apresentam comportamentos completamente diferentes em relação à corrosão. Quando confrontado mesmo com pequenos potenciais de corrosão, o cobre se transforma, dissolvendo-se numa solução rica em ácido sulfúrico, o que cria uma diferença de potencial entre a amostra e um eletrodo de referência, posto através do eletrólito. Já o ouro é muito mais resistente à corrosão.

Se somente uma pequena porção de cobre for dissolvida da interface, ela gera uma camada cristalina de proteção com 3 átomos de espessura, rica em ouro. Essa camada protege a superfície do material, evitando que o processo de corrosão se amplie.

Curiosamente, a camada de proteção não duplica a estrutura cristalina do metal. Ao invés disso, a borda do material, em contato com o eletrólito, funciona como um espelho, fazendo com que a película se desenvolva com uma estrutura que é um reflexo do substrato.

Se o potencial de corrosão é aumentando, elevando-se a voltagem entre a amostra e o eletrodo de referência, o restante do cobre é dissolvido e os átomos de ouro se aglomeram em "ilhas" com dois nanômetros de altura, o mesmo processo que faz com que as gotas de chuva se aglomeram sobre a folha de uma planta. O resultado é que a amostra assume o formato de uma estrutura porosa, parecida com uma espuma.

Os cientistas agora querem utilizar esse novo conhecimento para otimizar o tratamento de superfícies de ligas metálicas, ajustando o potencial de corrosão de forma a criar uma camada protetora e manter a corrosão sob controle. De quebra, eles já conseguiram descobrir uma nova forma de construir estruturas porosas em escala nanométrica.

Bibliografia:

Initial corrosion observed on the atomic scale
F. U. Renner, A. Stierle, H. Dosch, D. M. Kolb, T.-L. Lee, J. Zegenhagen
Nature
9 February 2006
Vol.: 439, 707-710
DOI: 10.1038/nature04465
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