Avaliação do uso de Tanino de Acacia mearnsii como Inibidor de Corrosão da Liga de Alumínio AA 7075-T6

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Química Tecnológica

Autores

Guedes, L. (PUCRS) ; Georg Bacca, K. (PUCRS) ; Costa, E. (PUCRS) ; dos Santos Grasel, F. (TANAC S/A)

Resumo

O objetivo deste estudo foi avaliar a eficiência do tanino da casca da acácia negra como inibidor de corrosão para a liga de alumínio AA 7075 com tratamento térmico T6. As amostras foram submetidas a ensaios eletroquímicos de polarização potenciodinâmica, utilizando solução 0,1 M de HCl, com diferentes concentrações de inibidor. Após a corrosão eletroquímica, as amostras foram analisadas em MEV (microscopia eletrônica de varredura). O tanino da casca da acácia negra atuou como inibidor catódico, e sua eficiência de inibição aumentou de acordo com o aumento da concentração de inibidor, atingindo eficiências de inibição de até 94,7% para a liga de alumínio AA 7075-T6.

Palavras chaves

Inibidor de corroão; Acacia mearnsii; Liga de alumínio

Introdução

O alumínio representa uma importante categoria de materiais em função a seu alto valor tecnológico, baixo custo e amplo campo de aplicações, incluindo a indústria aeroespacial, automotiva e a de eletrodomésticos (Chaubey et al., 2017; Rosliza et al., 2008). A liga forjada da série alumínio-zinco-magnésio-cobre AA 7075 é comumente usada em aplicações para transporte, indústria da aviação, militar, naval e automotiva. Muitos componentes de equipamentos esportivos também são fabricados com esta liga, tais como peças de bicicletas, equipamentos de escalada, quadros de patins e suportes de asa-deltas (Wang et al., 2017; Kumar et al., 2015; Singh et al., 2014). A característica mais importante do alumínio é a sua resistência à corrosão, devida a presença de uma fina e aderente camada protetora de óxido de alumínio (Al2O3) presente em sua superfície (Xhanari e Finsgar, 2016). Entretanto, esta camada pode ser comprometida em determinados ambientes levando o material à corrosão, como por exemplo, durante a exposição a soluções ácidas, alcalinas, e especialmente a soluções que contenham cloretos. Marcolino (2015) realizou experimentos com o uso de tanino vegetal da acácia negra como inibidor de corrosão em aços carbono, obtendo resultados interessantes quanto ao potencial deste inibidor. O tanino vegetal é um dos produtos provenientes da Acacia mearnsii, sendo que 50% da produção mundial deste extrato vegetal é oriunda do Brasil e 100% da produção brasileira é proveniente do Rio Grande do Sul (Marcolino, 2015). Considerando todas estas exposições, o objetivo deste trabalho é avaliar o potencial de utilização do tanino vegetal da casca da acácia negra (Acacia mearnsii) como inibidor do processo corrosivo da liga de alumínio AA 7075-T6 em meio ácido.

Material e métodos

As amostras utilizadas foram obtidas a partir de uma chapa comercial de alumínio da liga AA 7075, com tratamento de solubilização e envelhecimento artificial T6 e espessura de 3,17 mm. A chapa foi cortada em amostras de aproximadamente 2 cm², embutidas com resina epóxi utilizando fios de cobre como contato para a montagem do eletrodo de trabalho, lixadas e polidas com alumina de 1,0 µm, lavadas com água e secas. A microestrutura desta liga consiste de uma matriz de Al, com compostos intermetálicos e fases duras. Estes precipitados identificados por EDS na microestrutura, são provavelmente Al2CuMg (fase S), Al2Cu (fase θ) e Al7CuFe, e Mg(ZnCuAl)2 (fase η) (Hill et al., 2011). O tanino da Acacia mearnsii (TANAC S/A) foi utilizado como inbidor de corrosão em solução de 0,1 M de HCl. Para o preparo da solução, foi utilizada uma proporção de 3 mL de HCl para cada 1 litro de água destilada. Para o presente trabalho foram preparadas soluções de 100 mL de HCl e com concentrações de 0 g/L, 2 g/L, 10 g/L, 12 g/L e 14 g/L de tanino de acácia negra. Os ensaios de corrosão foram realizados utilizando um potenciostato/galvanostato modelo PGSTAT302 N (Autolab), com uma célula eletroquímica de três eletrodos (eletrodo de trabalho, o calomelano saturado (ECS) como eletrodo de referência e a platina como contra eletrodo) em temperatura e pressão ambiente, em meio naturalmente aerado. A faixa de potencial usada foi – 300 mV a + 300 mV em relação ao potencial de circuito aberto, com velocidade de varredura de 1 mV/s. Para todos os ensaios, o potencial do sistema foi estabilizado por sistema de circuito aberto (OCP) durante 1 hora. Após os ensaios, as amostras foram lavadas, secas e submetidas a análise em um Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) por emissão de campo.

Resultado e discussão

As amostras utilizadas foram obtidas a partir de uma chapa comercial de alumínio da liga AA 7075, com tratamento de solubilização e envelhecimento artificial T6 e espessura de 3,17 mm. A chapa foi cortada em amostras de aproximadamente 2 cm², embutidas com resina epóxi utilizando fios de cobre como contato para a montagem do eletrodo de trabalho, lixadas e polidas com alumina de 1,0 µm, lavadas com água e secas. A microestrutura desta liga consiste de uma matriz de Al, com compostos intermetálicos e fases duras. Estes precipitados identificados por EDS na microestrutura, são provavelmente Al2CuMg (fase S), Al2Cu (fase θ) e Al7CuFe, e Mg(ZnCuAl)2 (fase η) (Hill et al., 2011). O tanino da Acacia mearnsii (TANAC S/A) foi utilizado como inbidor de corrosão em solução de 0,1 M de HCl. Para o preparo da solução, foi utilizada uma proporção de 3 mL de HCl para cada 1 litro de água destilada. Para o presente trabalho foram preparadas soluções de 100 mL de HCl e com concentrações de 0 g/L, 2 g/L, 10 g/L, 12 g/L e 14 g/L de tanino de acácia negra. Os ensaios de corrosão foram realizados utilizando um potenciostato/galvanostato modelo PGSTAT302 N (Autolab), com uma célula eletroquímica de três eletrodos (eletrodo de trabalho, o calomelano saturado (ECS) como eletrodo de referência e a platina como contra eletrodo) em temperatura e pressão ambiente, em meio naturalmente aerado. A faixa de potencial usada foi – 300 mV a + 300 mV em relação ao potencial de circuito aberto, com velocidade de varredura de 1 mV/s. Para todos os ensaios, o potencial do sistema foi estabilizado por sistema de circuito aberto (OCP) durante 1 hora. Após os ensaios, as amostras foram lavadas, secas e submetidas a análise em um Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) por emissão de campo.

Curvas de polarização potenciodinâmica para a liga de alumínio em solução (0,1M de HCl), com diferentes concentrações de tanino de Acacia mearnsii


Imagens de MEV apresentando os pontos de corrosão para a liga de alumínio em diferentes concentrações de tanino

Conclusões

Neste estudo foi aplicado o tanino de Acacia mearnsii na liga de alumínio AA 7075 em solução de 0,1 M de HCl. O tanino da acácia negra apresentou bons resultados em relação a eficiência de inibição. Os resultados apresentados nas curvas de polarização potenciodinâmica revelam que o tanino da acácia negra pode considerado inibidor catódico para ligas de alumínio. Nas imagens de MEV observa-se para baixas concentrações de taninos, pequenas crateras na superfície do metal, onde com mais alto teor destes extrato não apresentam este mesmo comportamento.

Agradecimentos

Referências

CHAUBEY, N; Savita; Singh, V. K.; Quraishi, M. A. Corrosion inhibition performance of different bark extracts on aluminium in alkaline solution. Journal of the Association of Arab Universities for Basic and Applied Sciences, v. 22, p. 38-44, 2017.
HILL, J. A.; Markley, T.; Forsyth, M.; Howlett, P. C.; Hinton, B. R. W. Corrosion Inhibition of 7000 series aluminium alloys with cerium diphenyl phosphate. Journal of Alloys and Compounds, v. 509, p. 1683-1690, 2011.
KUMAR, P. V.; Reddy, G. M.; Rao, K. S. Microstructure and pitting corrosion of armor grade AA 7075 aluminium alloy friction stir weld nugget zone – Effect of post weld heat treatment and addiction of boron carbide. Defense Technology, v. 11, p. 166-173, 2015.
MARCOLINO, J. B. Avaliação do potencial de utilização do tanino da acácia negra como inibidor do processo de corrosão de aço ao carbono em presença de CO2 a alta pressão. Porto Alegre. 2015. Tese (Doutorado em Engenharia e Tecnologia de Materiais). Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Tecnologia de Materiais. Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Brasil, 2005.
ROSLIZA, R.; Senin, H. B.; Wan Nik, W. B. Electrochemical properties and corrosión inhibition of AA6061 in tropical seawater. Colloids and Surfaces A: Physicochemical Engineering Aspects, v. 312, p. 185-189, 2008.
SINGH, A.; Lin, Y.; Liu, W.; Yu, S.; Pan, J.; Ren, C.; Kuanhai, D. Plant derived cationic dye as an effective corrosion inhibitor for 7075 aluminum alloy in 3.5% NaCl solution. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, v. 9, p. 1584-1589, 2014.
WANG, H.; Ning, C.; Huang, Y.; Cao, Z.; Chen, Z.; Zhang, W. Improvement of abrasion resistance in artificial seawater and corrosion resistance in NaCl solution of 7075 aluminium alloy processed by laser shock peening. Optics and Lasers Engineering, v. 90, p. 179-185, 2017.
XHANARI, K.; Finsgar, M. Organic corrosion inhibitors for aluminum and its alloys in chloride and alcaline solutions: A review. Arabian Journal of Chemistry, 2016.