Resistência à corrosão do latão: Principais percepções e considerações

Características gerais de corrosão do latão

O latão, uma liga de Cu-Zn com zinco como principal elemento de liga, recebe esse nome devido à sua cor amarela.

Dependendo do tipo e do conteúdo dos elementos de liga adicionados, o latão pode ser classificado em três tipos principais: latão monofásico, latão duplex e latão especial.

Quando o teor de zinco está abaixo de 36%, ele forma uma solução sólida α monofásica, por isso é conhecido como latão α. Quando o teor de zinco varia entre 36% e 45%, ele se torna latão α+β duplex.

O latão com teor de zinco acima de 45% é impraticável devido à fragilidade excessiva causada pelo excesso de fase β. Os latões especiais são formulados com a adição de elementos como Sn, Mn, Al, Fe, Ni, Si, Pb etc. à base de Cu-Zn.

O latão sofre corrosão lenta na atmosfera e também tem uma baixa taxa de corrosão em água doce pura (0,0025-0,025 mm/ano). Entretanto, ele sofre corrosão um pouco mais rápida na água do mar (0,0075-0,1 mm/ano).

Os fluoretos têm um impacto mínimo na corrosão do latão, os cloretos têm um efeito mais significativo, enquanto os iodetos causam corrosão severa. Na água que contém gases como O2, CO2, H2S, SO2, NH3 etc., a taxa de corrosão do latão aumenta drasticamente.

Ele se corrói facilmente em água mineral, especialmente em água contendo Fe2(SO4)3. O latão sofre corrosão severa em ácidos nítrico e clorídrico, corrói mais lentamente em ácido sulfúrico e é resistente a soluções de NaOH. O latão tem melhor resistência à corrosão por impacto do que o cobre puro.

Os latões especiais têm melhor resistência à corrosão do que o latão comum. A adição de cerca de 1% Sn ao latão reduz significativamente a corrosão por dezincificação e melhora sua resistência à água do mar. A incorporação de cerca de 2% de Pb ao latão aumenta sua resistência ao desgaste, reduzindo consideravelmente sua taxa de corrosão na água do mar corrente.

Para evitar a dezincificação, podem ser adicionadas pequenas quantidades de As, Sb ou P (0,02%-0,05%). O latão naval contendo 0,5%-1,0% Mn tem maior resistência e excelente resistência à corrosão. No latão que contém 65% Cu e 55% Cu, a substituição de parte do Zn por 12%-18% Ni muda a cor para branco-prateado, por isso é chamado de prata de níquel ou prata alemã.

Essa liga apresenta excelente resistência à corrosão em sal, álcalis e ácidos não oxidantes. A substituição extensiva de Ni por Zn evita a dezincificação. Além dessas características de corrosão, o latão também apresenta duas formas significativas de corrosão: dezincificação e rachaduras por corrosão sob tensão.

Rachadura por corrosão sob tensão em latão

Os fatores que influenciam a rachadura por corrosão sob tensão no latão incluem o meio corrosivo, a tensão, a composição da liga e a microestrutura. Uma liga específica só sofre rachaduras por corrosão sob determinados meios e condições específicas de tensão.

(1) Meio corrosivo

O latão sob tensão pode sofrer corrosão por tensão em todos os ambientes que contenham amônia (ou NH4+), bem como na atmosfera, água do mar, água doce, água de alta temperatura e alta pressão e vapor. Por exemplo, a rachadura de carcaças de balas de latão durante a estação chuvosa no verão (também conhecida como "rachadura de estação") é um exemplo típico de rachadura por corrosão sob tensão em latão.

Além disso, a morfologia da rachadura por corrosão sob tensão do latão pode ser intergranular ou transgranular. Em soluções formadoras de película, ocorrem principalmente fraturas intergranulares, enquanto em soluções não formadoras de película, as fraturas transgranulares são mais comuns.

Em geral, acredita-se que o mecanismo de rachadura por corrosão sob tensão em latão envolve a formação de uma película frágil de óxido cuproso na superfície do latão em soluções formadoras de película. Essa película se rompe sob tensão e deformação, levando à propagação da trinca para o metal de base, que então é interrompida devido ao deslizamento, expondo a ponta da trinca à solução corrosiva.

O processo de penetração intergranular, formação de película, fratura frágil e propagação de trinca se repete, resultando, por fim, em uma superfície de fratura escalonada. Em soluções sem formação de película, a tensão causa a dissolução preferencial dos deslocamentos da superfície do latão, levando à propagação da trinca ao longo do caminho de maior densidade de deslocamento, causando a fratura.

No latão com menor teor de zinco, os deslocamentos são principalmente celulares, e os limites dos grãos têm a maior densidade de deslocamentos, levando a fraturas intergranulares.

No latão com alto teor de zinco, as luxações são principalmente planares, e as falhas de empilhamento são as áreas de maior densidade de luxação, levando a fraturas transgranulares.

Além disso, a congregação de átomos de zinco em deslocamentos sob tensão aumenta a reatividade nesses locais, aumentando assim a taxa de propagação de trincas com maior teor de zinco.

Estudos experimentais mostram que, em condições atmosféricas, as atmosferas industriais são as que mais facilmente causam rachaduras por corrosão sob tensão no latão, com a menor vida útil de fratura, seguidas pelas atmosferas rurais; as atmosferas marinhas têm o menor efeito.

Essas diferenças nos ambientes atmosféricos se devem a variações no conteúdo de SO2 (mais alto em atmosferas industriais, mais baixo em atmosferas rurais e quase inexistente em atmosferas marinhas).

Em resumo, as substâncias que causam principalmente rachaduras por corrosão sob tensão no latão são a amônia e seus derivados, ou sulfetos. O efeito da amônia é bem reconhecido, enquanto o papel dos sulfetos é menos claro. Além disso, o vapor, o oxigênio, o SO2, o CO2 e o CN- têm um efeito acelerador na corrosão sob tensão.

(2) Estresse

A tensão de tração é uma condição necessária para a ocorrência de rachaduras por corrosão sob tensão no latão. Quanto maior a tensão de tração, maior a sensibilidade à rachadura por corrosão sob tensão.

A eliminação da tensão residual de tração por meio do revenimento em baixa temperatura pode evitar rachaduras por corrosão sob tensão no latão.

(3) Composição e microestrutura da liga

Quanto maior for o teor de zinco no latão, maior será sua sensibilidade à corrosão sob tensão. O teor específico de zinco abaixo do qual a corrosão sob tensão não ocorre depende da natureza do meio.

Por exemplo, o latão com teor de zinco inferior a 20% geralmente não sofre corrosão sob tensão em ambientes naturais, mas o latão com baixo teor de zinco pode sofrer rachaduras por corrosão sob tensão em água com amônia.

Os efeitos de outros elementos de liga na corrosão sob tensão são os seguintes:

O silício evita efetivamente a rachadura por corrosão sob tensão no latão α. O Si e o Mn melhoram a resistência do latão α+β e β à corrosão sob tensão. Em atmosferas de amônia, elementos como Si, As, Ce e Mg melhoram a resistência à corrosão sob tensão do latão α.

Em condições atmosféricas, Si, Ce, Mg, etc., aumentam a resistência à corrosão sob tensão. Testes de exposição em atmosferas industriais indicam que a adição de Al, Ni e Sn às ligas de Cu-Zn reduz a tendência de sofrer rachaduras por corrosão sob tensão.