Como se forma a camada de filme passivo no aço inoxidável?

03 Aco inox

A proteção do aço inoxidável possui uma característica que vem sendo estudada há diversos anos, havendo interpretações as mais diversas sobre essa passividade. Os filmes passivos que determinam a proteção do aço inox são extremamente finos, com espessura aproximada de 30 a 50 angstrons (cada angstron é resultado da divisão de 1 milímetro por 10 milhões de vezes).

Essa proteção oferece aos especialistas dificuldades para definir a forma e a natureza do filme passivo no aço inoxidável. Entende-se que a formação do filme é favorecida pela presença de meios oxidantes.

As primeiras experiências com o aço inoxidável

O primeiro teste com o aço inoxidável foi realizado há mais de 160 anos, através de aço carbono, já que não havia ainda o inox, em meios nítricos. Uma amostra do aço carbono foi colocada em aço nítrico diluído, apresentando ataque imediato, com a corrosão sendo mostrava através de vapores nitrosos.

Outra amostra foi colocada em ácido nítrico concentrado, mais oxidante do que o diluído, e mostrou que não era atacada. O ataque corrosivo só ocorreu depois que o ácido nítrico foi sendo diluído em água, até apresentar a mesma concentração daquele usado na experiência anterior.

A única diferença apresentada nos dois testes é que a segunda havia permanecido mais tempo sem corrosão. Portanto, chegou-se à conclusão de que, de certa forma, o ácido nítrico concentrado havia criado um filme sobre a superfície do aço carbono, protegendo-o contra o ataque do ácido nítrico diluído.

A seguir, a amostra foi riscada e imediatamente o desprendimento de vapores nitrosos mostrou a existência do ataque com ácido nítrico diluído.

Como pôde ser notado na experiência, a passividade não é um fenômeno apenas do aço inoxidável. A maior parte dos metais forma filmes passivos e, de forma geral, podemos determinar que, quanto mais oxidável é um metal, maior é a tendência de formar o filme passivo protetor.

Como eram analisados os filmes passivos do aço inoxidável

A ideia predominante, até poucos anos atrás, era de que os filmes passivos eram óxido dos metais, sendo que no aço inoxidável o filme era constituído por um óxido de cromo, o elemento mais oxidável das ligas de ferro e cromo. Segundo os estudiosos, o filme era formado pela reação espontânea entre o cromo e o oxigênio do ar.

Hoje existem algumas objeções a essa análise. Uma barra de aço carbono, quando deixada num deserto, com atmosfera sem umidade e com temperaturas elevadas, não se oxida. A mesma barra, no entanto, submersa em água previamente desoxigenada com adição de nitrogênio, se oxida.

O que se percebe, aparentemente, é que no aço inoxidável o filme passivo é formado pela reação entre a água e o metal base, sendo constituído por oxihidróxido de cromo e ferro. Dentro do filme passivo, duas regiões devem ser consideradas: a primeira, mais próxima ao metal, onde há predominância dos óxidos, e a segunda em contato com o ambiente, onde estão os hidróxidos.

Sob essa análise, o filme não seria estático, mas sim apresentando a tendência ao crescimento dos óxidos, com enriquecimento do cromo, e não dos hidróxidos.

O filme encontrado no aço inoxidável é muito fino e aderente. Os mais resistentes são aqueles formados em meio oxidante, como é o caso do ácido nítrico, mais comumente usado em banhos de decapagem.

O aço inoxidável forma e conserva filmes passivos na maior parte dos meios, mostrando assim e elevada resistência do material e a grande diversidade de alternativas para sua aplicação.

O aço inoxidável em meios oxidantes

De forma geral, o aço inoxidável apresenta resistência à corrosão em meios oxidantes, facilitando a formação e a conservação do filme passivo. A resistência do material à corrosão é fraca em meios redutores, que não permitem a formação do filme ou que o destrua. A diferença de comportamento entre o aço inox e outro material que não possuía a qualidade de formar filmes se manifesta com o traçado de curvas da velocidade de corrosão vezes a concentração de oxidante no meio.

Num meio redutor como o ácido sulfúrico com 50% de concentração, adicionando-se um oxidante, como, por exemplo, cátion férrico, colocando-se um material que não apresenta a passividade observa-se que, quanto mais se aumenta a concentração do oxidante, maior é a velocidade de corrosão.

Um aço inoxidável colocado em ácido sulfúrico com a mesma concentração, terá, no início, elevada velocidade de corrosão. Mas, com pequenos aumentos da concentração de oxidante, o seu comportamento será semelhante ao de um metal não sujeito à passividade.

Depois de atingida determinada concentração de oxidante, o meio se tornará oxidante de forma suficiente para formar o filme passivo, reduzindo de forma drástica a velocidade de corrosão, não voltando a crescer com novos aumentos da concentração de oxidante.

Quando a concentração se torna mais alta, novos aumentos da velocidade de corrosão podem ocorrer.

Como uma grande quantidade de meios agressivos atuam no domínio da passividade, fica explicada a resistência do aço inoxidável à corrosão, com amplas possibilidades de utilização nas mais diversas aplicações.

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