Corrosão vs. Oxidação vs. Ferrugem: Quais são as principais diferenças?

Corrosão vs oxidação vs ferrugem

Os resultados da fabricação de metal são empolgantes, com todas as variações de peças e componentes, mas não estão isentos de desafios. Um dos principais problemas enfrentados pelos fabricantes é a questão da corrosão versus oxidação versus ferrugem. Qual é qual e quais são as soluções?

A corrosão é a degradação de metais e outros materiais por meio de reações químicas no ambiente. Quando esse processo ocorre com o ferro e suas ligas, é chamado de ferrugem. A oxidação ocorre quando um material perde elétrons com a presença de oxigênio. 

Essas degradações metálicas têm impactos significativos na funcionalidade, desempenho e estética das peças. O tipo de material utilizado, o processo e o ambiente são alguns dos elementos que promovem a ferrugem, a corrosão e a oxidação. 

Este artigo analisa essas degradações de metais, com foco em seus fatores desencadeantes, materiais afetados, mecanismos de prevenção e as principais diferenças. 

 

O que é Oxidação?

A oxidação em um metal é uma reação química na qual um metal perde elétrons para outro elemento. Essa reação é fundamental para muitos processos industriais. A oxidação constitui muitos processos benéficos na fabricação, mas também contribui para processos danosos, como a ferrugem do aço e outros tipos de corrosão metálica. 

Portanto, vale a pena compreender esse fenômeno, tanto em relação à forma como sua característica protetora atende a algumas necessidades industriais, quanto à maneira como seu potencial de danificar metais pode ser gerenciado em peças usinadas por CNC e em outros ambientes.

 

A reação química de oxidação 

O estado oxidado de um metal ocorre quando ele é exposto ao oxigênio. Isso envolve a perda de elétrons pelo metal, como demonstra o caso do magnésio. 

2 Mg + O2 → 2 [Mg2+][O2-], 

Que poderia ser escrito em duas metades, como abaixo,

Mg → Mg2+ + 2 e-

O2 + 4 e- → 2 O2-

Em ambientes de usinagem CNC, a oxidação ocorre regularmente em diversos metais usináveis, incluindo alumínio, ferro e aço. Cada um desses materiais oxida em taxas diferentes, dependendo das condições de operação e da configuração eletrônica. 

A representação da reação química desse fenômeno mostra por que cada metal requer uma estratégia de proteção específica. BodaA propensão à oxidação é uma das considerações críticas na produção de peças usinadas por CNC. 

 

Exemplos de oxidação 

A oxidação em metais ocorre de diversas maneiras nas interações diárias com eles. Na prata, a reação química se manifesta como uma camada escura nas partes metálicas. O alumínio é afetado pela oxidação, formando uma camada cinza opaca de óxido de alumínio. Na natureza passivação Durante o processo, forma-se uma barreira protetora que impede danos adicionais. 

Passivação de alumínio

Você também encontrará oxidação em peças de aço e ferro como uma camada marrom-avermelhada. O magnésio, cuja reação química é indicada acima, forma um revestimento pulverulento branco-acinzentado. Além das diferentes aparências, essas oxidações têm efeitos variados na funcionalidade e na vida útil das peças. 

Definição de Corrosão

A corrosão é a deterioração lenta do metal causada por produtos químicos, microrganismos, umidade, oxidação e contato com metais diferentes. A corrosão é um processo mais abrangente do que a oxidação por transferência de elétrons descrita acima, pois envolve múltiplos fatores ambientais e outros. Esses fatores se combinam para acelerar o processo de degradação do metal. Essa diferenciação é importante porque, embora a oxidação esteja presente em todos os processos de corrosão, ela não é necessariamente destrutiva. Alguns processos de oxidação são benéficos em alguns casos. serviços de chapa. 

 

Quais são os dois tipos de corrosão? 

Os dois tipos mais comuns de corrosão em peças usinadas por CNC são a corrosão galvânica e a corrosão por pites. No entanto, existem outros tipos de corrosão, conforme listado aqui;

• Fenda 
• intergranular 
• Ataque uniforme
• Erosão-corrosão
• corrosão biológica
• fissuração por corrosão sob tensão 
• Lixiviação seletiva

O tipo de corrosão depende do ambiente e da composição do material. Cada tipo afeta o metal por meio de um mecanismo diferente. 

Mais detalhes sobre os mecanismos serão apresentados a seguir.

Corrosão galvânica 

A corrosão galvânica ocorre quando dois tipos de metais são expostos a um ambiente corrosivo. Forma-se um potencial de eletrodo, que leva à corrosão. Uma conexão elétrica entre esses dois metais faz com que o mais reativo se torne o ânodo. 

Corrosão galvânica 

Esse tipo de corrosão é evidente onde parafusos de aço são usados ​​para fixar placas de cobre, entre outros exemplos. Existem várias soluções contra a corrosão galvânica, mas a mais eficaz é evitar o uso de metais diferentes.   

Corrosão localizada

A corrosão por pite é um tipo de corrosão que gera orifícios no metal, especialmente se este possuir uma película protetora de óxido. O aço inoxidável é particularmente suscetível a esse tipo de corrosão. Essa corrosão destrutiva é frequentemente iniciada por forças secundárias, como corrosão por frestas, arranhões ou ataque químico. 

Corrosão intersticial

Corrosão intersticial

A corrosão por frestas está associada a ataques localizados em frestas de juntas sobrepostas. Quando a área é exposta a ambientes corrosivos, o ataque pode ocorrer. Seções de metal parcialmente protegidas também são propensas à corrosão por frestas. 

Corrosão Intergranular

Corrosão intergranular

Os contornos de grão em um metal podem apresentar depleção ou acúmulo de impurezas, alterações que podem favorecer a corrosão intergranular. Esse tipo de corrosão é comum em aço inoxidável soldado. O tratamento térmico também pode intensificar essa corrosão. 

Ataque uniforme (corrosão)

Na corrosão uniforme, toda a superfície do material sofre um ataque corrosivo praticamente homogêneo. Esse tipo de corrosão se origina nas regiões do cátodo e do ânodo em contato com o eletrólito, mudando continuamente. 

Erosão-Corrosão

A corrosão por erosão ocorre quando um eletrólito flui em alta velocidade, criando um ambiente abrasivo que intensifica a corrosão. A corrosão é pior se o eletrólito contiver sólidos. É por isso que certos metais têm velocidades de eletrólito limite específicas. 

Corrosão Biológica

O ataque por metais também pode ter origem em elementos biológicos. Essa corrosão pode ser induzida por microrganismos (MIC) ou por efeitos de macroincrustação. 

Rachadura por Corrosão sob Tensão

A fissuração por corrosão sob tensão ocorre em certas ligas quando qualquer uma das seguintes condições limite é atendida:  

• Ambiente corrosivo
• Composição metálica 
• Estrutura metálica
• Tensão de tração
• Temperatura:  

A fissuração por corrosão sob tensão é comum em aços inoxidáveis ​​e ligas de latão. 

Lixiviação seletiva (desligação)

Lixiviação seletiva

A corrosão por lixiviação seletiva ocorre em metais com superfícies metalurgicamente diferentes. Esse problema pode ser encontrado no latão, que é uma liga de cobre e zinco. Quando exposto a um ambiente corrosivo, o zinco pode corroer, deixando o cobre para trás, o que resulta em uma mudança de cor. 

Efeitos da corrosão 

Os resultados financeiros de uma empresa sofrem com a corrosão causada por segurança comprometida, menor confiabilidade de desempenho, redução da vida útil dos componentes e menor confiabilidade geral. O risco de falha repentina de peças ou componentes é constante. Tais riscos podem ser mitigados por meio da aplicação adequada de [tecnologia/tecnologia/etc.]. acabamentos de chapa metálica e outros tratamentos de peças metálicas. 

A presença desses efeitos já é grave, mas o que é ainda mais preocupante é que eles se agravam com o passar do tempo. Um problema pode começar como um mero defeito superficial, mas em poucos meses, pode se transformar em uma falha estrutural séria, como já foi observado em pontes e outras estruturas. 

Corrosão em uma ponte

Materiais que sofrem corrosão 

Todos os metais e ligas podem sofrer corrosão, mas a velocidade e a intensidade desse processo dependem do ambiente, da reatividade do metal e de sua composição química. Embora o metais resistentes à corrosão Assim como a platina e o ouro são excepcionais, o zinco e o magnésio estão entre os metais mais propensos à corrosão. Essa resistência variável pode ser determinada ou prevista a partir do potencial do eletrodo do metal. 

O potencial de eletrodo é uma medida utilizada em eletroquímica e na teoria da corrosão. Ele mede a capacidade de um material de perder ou ganhar elétrons em uma reação eletroquímica. 

A tabela abaixo mostra os potenciais de eletrodo para alguns dos metais comumente usinados por CNC.

Metal	Potencial do eletrodo
Magnésio (Mg)	-2.37
Alumínio (Al)	-1.66
Zinco (Zn)	-0.76
Ferro (Fe)	-0.44
Aço (Aço Carbono, aprox. Fe)	-0.44
Níquel (Ni)	-0.25
Titânio (Ti)	-0.17
Cobre (Cu)	+0.34
Aço inoxidável (liga Fe-Cr-Ni)	+0.40 (aprox.)
Latão (liga de Cu-Zn)	+0.45 (aprox.)

 

Como prevenir a corrosão

Prevenção eficaz da corrosão em processos de fabricação de chapas metálicas Envolve uma combinação de estratégias, principalmente técnicas de proteção eletroquímica, seleção adequada de materiais, uso de inibidores de corrosão, tratamentos de superfície e acabamentos superficiais. 

Essas estratégias são projetadas para abordar diferentes estágios da oxidação-corrosão. Os métodos de inibição de corrosão mais eficazes combinam outras estratégias, levando em consideração o ambiente, o tipo de material e o custo. 

 

A diferença entre oxidação e corrosão

Oxidação e corrosão referem-se a processos químicos distintos com efeitos diferentes em peças usinadas por CNC, devido ao tipo de processo, capacidade de proteção e reversibilidade. 

Abaixo, as principais diferenças em uma tabela comparativa:

Element	Oxidação	Corrosão
Definição	Reação química envolvendo oxigênio	Degradação destrutiva do metal
Materiais afetados	Todos os metais	Metais específicos e suas ligas
Efeito no material	Nocivo ou protetor	Frequentemente degrada o material.
Reversibilidade	Às vezes, isso pode ser revertido.	Danos irreversíveis
Agilidade (Speed)	Pode ser rápido ou lento	Degradação tipicamente lenta
Exemplo	Camada de óxido de alumínio	Aço enferrujando
pós-colheita	Pode fornecer uma barreira protetora	Requer proteção

 

O que é ferrugem?

A ferrugem é a corrosão exclusiva do ferro ou de metais que contêm ferro, resultando na formação de óxido de ferro após uma reação entre ferro, água e oxigênio. A ferrugem é um processo progressivo e irreversível. Devido a esse fato, a prevenção é sempre a medida recomendada em vez da remediação. 

 

Três tipos de ferrugem

A ferrugem pode se apresentar em três formas diferentes: ferrugem preta, ferrugem vermelha e ferrugem amarela. Cada tipo é distinto em aparência, nível de ameaça e método de formação. 

Ferrugem preta

ferrugem preta

A ferrugem negra é uma fina camada de óxido de ferro (II) (Fe3O4), que se forma em ambientes com pouco oxigênio. Normalmente, um metal desenvolve essa ferrugem se tiver algum tipo de revestimento que impeça a degradação rápida. 

Ferrugem Vermelha

A ferrugem vermelha é um óxido hidratado de Fe2O3•H2O, que se forma em ambientes com alta concentração de oxigênio e água. A corrosão é uniforme, como mostra a imagem abaixo.

Ferrugem vermelha

Ferrugem Amarela

A ferrugem amarela, ou óxido-hidróxido de ferro FeO(OH)H2O, forma-se onde a umidade é abundante. Geralmente é encontrada em torno de água parada. 

Ferrugem amarela

A ferrugem é uma alteração química? 

Sim, a ferrugem é uma alteração química que envolve a exposição do ferro ou de sua liga à umidade e ao oxigênio. Nesse processo, geralmente lento, os átomos de ferro se ligam aos átomos de oxigênio para produzir óxidos de ferro. Consequentemente, as ligações entre os átomos de ferro se tornam mais fracas. 

Primeiramente, o ferro reage com o oxigênio e perde elétrons. A presença de água acelera esse processo. Em seguida, ocorre a formação de hidróxidos de ferro. Então, o que é óxido de ferro? Ao perder água (secar), os hidróxidos de ferro se transformam em óxidos, por exemplo, Fe₂O₃, que se manifestam como ferrugem marrom-avermelhada. 

A reação química geral para a formação da ferrugem é:

4Fe+3O2​+6H2​O→4Fe(OH)3​

Que então seca e desidrata para formar óxido, conforme indicado abaixo:

4Fe(OH)3​→2Fe2​O3​⋅3H2​O+3H2​O

 

Como a ferrugem se desenvolve com base em diferentes condições? 

A ferrugem se forma e se acelera sob condições especiais, incluindo umidade, presença de oxigênio, temperatura, ambiente e condições da superfície.

Disponibilidade de água (umidade)

Ambiente úmido

A água é um eletrólito importante na formação da ferrugem. Ela abriga as reações de oxidação-redução necessárias para a corrosão. 

Presença de oxigênio

O oxigênio é um elemento fundamental na ferrugem. As áreas mais aeradas são as mais perigosas devido à abundância de oxigênio. 

Temperatura:  

A temperatura desempenha um papel crucial na ferrugem. De modo geral, altas temperaturas aceleram as reações químicas, incluindo a ferrugem. 

Meio Ambiente 

Tanto ambientes ácidos quanto alcalinos promovem a ferrugem, mas os ácidos a atuam com mais intensidade.  

Condição da superfície

A umidade pode se acumular em superfícies sujas, acelerando a ferrugem. Detritos ou mesmo o próprio design da superfície podem favorecer o acúmulo de umidade. 

 

Materiais comumente afetados pela ferrugem

A exposição e a propensão determinam como a ferrugem afeta um material. 

Em resumo, aqui está uma lista dos materiais mais comumente afetados: 

• Aço carbono (especialmente aço com baixo teor de carbono)
• Ferro Forjado 
• Ferro fundido 
• Ferro Puro 
• Aços-liga de baixo e médio carbono

ferrugem do aço carbono

Tubos de aço carbono enferrujados com ferrugem e depósitos azul-esverdeados nas superfícies.

 

Quais metais não enferrujam?

Metais que não enferrujam incluem:

• Aço inoxidável
• aço galvanizado
• Alumínio:
• Cobre 
• Resina 
• Bronze 
• Titânio 
• Platina 
• Gold 

 

Como prevenir a ferrugem

As seguintes medidas gerais podem ajudar a prevenir a ferrugem em peças e equipamentos: 

1. Lave os equipamentos e máquinas regularmente. 
2. Guarde os itens em local seco.
3. Inspeções regulares de equipamentos propensos à ferrugem
4. Utilizando materiais resistentes à corrosão como chapa galvanizada
5. Equipamentos para pintura ou revestimento 
6. Utilizando dessecantes
7. Lubrificação de peças móveis
8. Aplicação de inibidor de ferrugem

 

A ferrugem é o mesmo que corrosão?

Não, e entender a diferença entre corrosão e ferrugem é fundamental para distinguir esses termos. A ferrugem é um tipo de corrosão que afeta o ferro e suas ligas. Em outras palavras, corrosão é um termo geral para a deterioração gradual que os metais sofrem por meio de reações químicas ou eletroquímicas.

 

A ferrugem pode ser chamada de oxidação?

Sim, a ferrugem pode ser chamada de oxidação. Mais especificamente, é a oxidação do ferro ou de suas ligas para formar óxidos de ferro. 

 

Tabela comparativa: Corrosão vs. Oxidação vs. Ferrugem

Segue abaixo uma tabela comparativa dos diversos elementos relacionados à corrosão, oxidação e ferrugem. 

Element	Corrosão	Oxidação	Ferrugem
Definição	Deterioração do metal devido a reações químicas	Perda de elétrons de um material	Corrosão do ferro formando óxidos.
Efeito	Perda de integridade estrutural	Alterações na composição do material	Formação de fragmentos marrom-avermelhados
Materiais afetados	Todos os metais	Metais e não metais	Ferro e ligas de ferro
reagentes	Metal, oxigênio, umidade.	Oxygen	Ferro, oxigênio, umidade.
Prevenção e controle	Revestimento, proteção catódica	Evite a exposição ao oxigênio.	Galvanização, pintura

Contato Para saber mais sobre as estratégias de prevenção e proteção contra os problemas acima mencionados.

Conclusão 

Os três fenômenos relacionados a metais podem apresentar algumas semelhanças, mas, como esta discussão revelou, cada um possui causas e efeitos únicos. Metais e ligas metálicas para usinagem CNC e projetos relacionados devem ser selecionados com base em como reagem a essas questões. 

Existem também maneiras de utilizar diferentes metais, apesar de sua vulnerabilidade à ferrugem, corrosão e oxidação. Com nossos especialistas, você pode aprender todas as nuances desses fenômenos e como contorná-los. Entre em contato com a Boda para obter mais detalhes e cotação hoje!