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Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales, Vol. 20, N°1, 2000, 63-66
EFEITO DO TRATAMENTO TÉRMICO NA CORROSÁO DAS LIGAS
DE ALUMÍNIO 2024 E 7050 EM MEIO SALINO
M. C. Pereira, C.A. M. Dutra, E. N. Codaro e R. Z. Nakazato
Grupo de Eletroquimica e Corrosiio, Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá - UNESP
Av. Dr. Ariberto Pereira da Cunha 333, CEP 12500-000, Guaratinguetá, SP.- Brasil
codaro@&g.unesp.br
nakazato@&g.unesp.br
Resumo
O objetivo deste trabalho foi estudar o efeito do tratamento térmico na resistencia a corrosáo das
ligas de alumínio 2024 e 7050, utilizadas atualmente na indústria aeronáutica. As técnicas empregadas
para este propósito foram: exposicáo a névoa salina, variacáo de massa durante períodos prolongados
de imersáo, avaliacáo da deterioracáo superficial através de medidas de dureza Rockwell A e medidas
eletroquímicas de potencial em circuito aberto. Todas estas técnicas conduziram aos mesmos
resultados: 1) o recozimento pleno afeta de forma similar a resistencia a corrosáo das ligas Al(2024) e
Al(7050) em meio de NaCl 5%(mlm), apesar destas apresentarem composicñes químicas diferentes; 2)
estas ligas após o tratamento térmico resultaram ser menos resistentes a corrosáo.
Palavras-chaves: ligas de aluminio, ligas trabalhadas, materiais aeronáuticos, corrosiio salina.
Resumen
El objeto de este trabajo fue estudiar el efecto del tratamiento térmico sobre la resistencia a la
corrosión de las aleaciones de alumínio 2024 y 7050, utilizadas actualmente en la industria aeronáutica.
Las técnicas empleadas para este propósito fueron: exposición a la niebla salina, variación de masa
durante períodos prolongados de imersión, evaluación de la deterioración superficial através de
medidas de dureza Rockwell Ay medidas electroquímicas de potencial em circuito abierto. Todas estas
técnicas conducieron a los mismos resultados: 1) el recocimiento pleno afecta de forma similar la
resistencia a la corrosión de las aleaciones AI(2024) y AI(7050) en medio de NaCI 5%(m/m), a pesar de
estas tener composiciones químicas diferentes; 2) estas aleaciones después del tratamiento térmico
resultaron ser menos resistentes a la corrosión.
Palabras Clave: aleaciones de aluminio, aleaciones conformadas, materiales aeronáuticos, corrosión
salina
1. Iatrodueáo
O alumínio apresenta elevada resistencia a corrosáo
atmosférica devido a formacao espontánea de um filme de
óxidos e/ou hidróxido que protege a superficie do metal.
A natureza exata deste filme ainda é discutível, sendo este
destruído em solucóes fortemente ácidas ou alcalinas e em
presenca de haletos [1,2]. O principal consumidor deste
metal é a indústria aeronáutica e aeroespacial, no entanto
nao
usado puro devido a diminuieño da resistencia
é
mecánica a altas temperaturas, comumente existentes no
transporte aéreo. As ligas mais usadas para este propósito
sño as das séries 2XXX e 7XXX, onde os níveis de
resistencia
mecánica
máxima
sao
obtidos
por
solubílízacao e envelhecimento [3]. As ligas Al(2024) e
Al(7050) apresentam maior dureza e resistencia a tracílo
que o alumínio, porém menor resistencia a corrosao
localizada, devido a presenea de diferentes fases de Al-Cu
que atuam como ánodos com relaeáo a matriz [4,5]. As
M C. Pereira y col. /Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales.
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pesquisas desenvolvidas atualmente sáo direcionadas ao
estudo do tratamento superficial, anodizacáo e inibicño da
corrosáo através de processos mais económicos e menos
tóxicos ao meio ambiente [6,7], no entanto a maioria dos
procedimentos e seus resultados ficam cativos nas
indústrias ou estáo patenteados. O objetivo deste trabalho
foi estudar, através de diferentes técnicas, o efeito do
tratamento térmico na resistencia a corrosao dessas ligas,
sem revestimentos, quando sao expostas ao meio salino.
2. Materiais e Métodos
As ligas de alumínio 2024- T35l e 7050· T7451 foram
fomecidas, na forma de placas, pela EMBRAER S.A.
Suas composicñes químicas estño de acordo com as
especificacñes das normas americanas SAE-AMS QQ-A250/4E e 4050E/1992, respectivamente (Tabela 1).
, . das liigas d e aIumuuo
Tabela 1 - Composicño quirmca
%
%
%
%
%
%
%
%
Si
Cr
Zr
Fe Mn
Zn Mg Cu
0,30
1,20 3,80
Mim
2024
Max 0,25 1,80 4,90 0,05 0,50 0,90 0,10 0,50
Mim 5,70 1,90 2,00 0,08
7050
Max 6,70 2,60 2,60 0,15 0,15 0,10 0,04 0,12
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Parte dessas ligas foram submetidas a recozimento
pleno num fomo mufla EDG-7000-3P-N, com o objetivo
de obter o máximo de amolecimento, independentemente
do grau de dureza do material recebido. Segundo o
procedimento recomendado pela EMBRAER, ambas as
ligas foram aquecidas a IO°C/min até 415°C e mantidas a
essa temperatura durante 120 mino O resfriamento para a
liga Al(2024) foi realizado primeirarnente no fomo a
~25°C/h até 26SoC e depois ao aro A liga AI(70S0) foi
resfriada ao ar até temperatura ambiente, reaquecida até
230°C durante 3600 min, e finalmente resfriada ao aro
Estes corpos-de-prova foram polidos mecanicamente
com lixas d'água de granulacáo 600 até 1200 mesh e
posteriormente, com solucáo comercial de alumina 0,03
um até que as superficies ficassem livres de riscos, ao
serem observadas num microscópio óptico com aumento
de 400 vezes. Antes de cada ensaio os corpos-de-prova
foram limpados por imersáo em acetona, num dispositivo
de ultra-som durante 5 mino Os ensaios de corrosáo foram
realizados com o auxílio das normas técnicas ASTM.
Como eletrólito utilizou-se NaCl 5% (mlm), solucño que
também se utiliza na cámara de névoa salina (Salt Spray),
um dos ensaios mais solicitados pelas empresas
montado ras
de
eletrodomésticos,
automotivas,
aeronáuticas, etc.. Diferentes tipos de técnicas foram
aplicadas de forma comparativa e seqüencial:
a) exposicáo a névoa salina em condicóes hidrodinámicas
aceleradas (ASTM B 117--95). As medidas foram feitas
numa cámara EQUILAM SSE 500;
b) variacño de massa em condicóes estáticas de imersáo
(ASTM G 31-72). Este ensaio foi realizado a temperatura
de 21°±2°C e aeracáo natural. As medidas de massa foram
realizadas, antes e após a decapagem com ácido
H3P04+Cr03 (ASTM B 137-89), numa balance analítica
SARTORlUS de precisáo 0,1 mg;
e) avaliacño da deterioracáo superficial através de medidas
de dureza Rockwell A (ASTM E 18-97a). Estas medidas
foram feitas em diversas regiñes das superficies com um
durímetro
OTIO
WOLPERT-WEKE,
GmbH,
Ludwigshafen RH;
d) medidas de potencial em circuito aberto. Para este
propósito utilizou-se urna célula eletroquímica de tres
compartimento s com um eletrodo de referencia de
AglAgCl, KClsat.(0,197 V vs, ENH) e um contra-eletrodo
de platina. As medidas foram realizadas a temperatura de
21°±2°C e aeracño natural. O equipamento utilizado nas
medidas foi um potenciostato EG&G INSTRUMENTS
PAR 283 o qual está acoplado a um computador para o
controle e processamento dos dados.
3. Resultados e Discussio
As ligas como recebidas e as recozidas foram
submetidas ao ensaio de cámara de névoa salina. Da
inspecño visual das superficies se conclui que todas as
ligas apresentaram corrosáo localizada no tempo mínimo
de exposicño estabelecido pela norma (24 h).
As ligas também foram imersas na solucño salina e a
variacño de massa foi estudada com o tempo. Os produtos
de corrosáo insolúveis no meio salino formararn um filme
aderente sobre a superficie das ligas. Estes produtos
resultararn ser insolúveis em água, o que permitiu a
lavagem dos corpos-de-prova até teste negativo de
c1oretos. As curvas na figura 1 apresentam duas
tendencias gerais que podem ser interpretadas como: a
estabilizacño de um filme sobre as ligas recebidas e o
crescimento continuo de outro filme mais poroso sobre as
ligas recozidas. Os pH das solucñes nestes casos
aumentaram duas unidades, sendo o pH final F:J7,9.Em
termos gerais, a dissolucáo de um metal mais fácil em
meio ácido [8] como apresenta inicialmente a solucáo. A
reacáo dos cátions formados neste processo com o meio
aquoso pode produzir hidróxidos como Al(0H)3 [Kps
F:J1O-33], CU(0H)2 [KpsF:JIO-2°1,Zn(OH)2 [KpSF:JlO-t4] e
Mg(OHh [KpsF:Jl0-1I] [9], todos bases fracas que por
dissociacáo provocam aumento do pH. Os produtos da
corrosáo forarn removidos de cada liga e seráo objetos de
análises de um próximo estudo.
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Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales, Vol. 20, No. 1, 2000,
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~ 0,75
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30
60
90
120
150
6S
obtidas com as ligas AI(2024), AI(7050) e AI(7050)r
podem ser interpretadas como o crescimento de um filme
superficial durante os primeiros minutos de imersáo até
alcancar o equilíbrio termodinámico entre as espécies que
intervém no processo de corrosáo, estabilizando-se o
potencial. No entanto, na liga AI(2024)r a diminuicáo
inicial e posterior aumento do potencial está associado
com a dissolucáo do metal e/ou filme e a simultánea
formacao de um filme mais resistente ao meio. O ruído
nas medidas é freqüentemente associado a pites,
provavelmente provocados pelo íons cloreto sobre o sítios
mais ativos de cada superficie. Ao finalizar as medidas
nño houve mudanca significativa de pH sugerindo pouca
variacéo na concentracño de gases dissolvidos no
eletrólito. Os valores de estabilizacño do potencial
indicam um comportamento menos nobre das ligas
quando sáo recozidas.
tld
Fig. 1 - Variacéo de massa das ligas de aluminio durante o
tempo de imersíio
.
-0,60
Considerando que as ligas estudadas contém ~O% de
alumínio, o método de decapagem em meio ácido usado
em alumínio anodizado (ASTM B 137-89) também foi
praticado nas ligas após cinco meses de ímersao. As
perdas de massa foram: Al(2024) 1,4%, AI(2024)r 1,9%,
Al(7050) 1,4% e Al(7050)r 1,7%. Esses valores sao
maiores áqueles mostrados na figura 1, provavelmente
devidoa
dissolucño parcial da matriz durante a
decapagem. No entanto, os resultados indicam urna menor
resistencia a corrosáo das ligas recozidas.
Medidas de dureza Rockwell A podem constituir um
bom critério para avaliar a deterioracáo superficial de
metais ou ligas susceptíveis a corrosño. Aquelas pecas ou
componentes que estilo unidos por meio de parafusos ou
rebites, geralmente sofrem perda de dureza na superficie
de contato, devido a corrosáo localizada, colocando em
risco a estrutura metálica da qual formam parte. Na tabela
2 pode observar-se a perda de dureza provocada pelo
recozimento e pela corrosáo, sendo a primeira mais
acentuada que a segunda. A perda de dureza, provocada
pela corrosáo, foi mínima para 7050 em seu estado
original e foi máxima em seu estado recozido.
Tabela 2 - Medidas de dureza Rockwell A nas ligas antes e após
cinco meses de imersíio
Dureza
Dureza
Liga de
Liga de
alumínio
média
aluminio
média
2024
45,2
7050
49,3
7050 corroída
2024 corroída
41,0
48,3
2024r
11,8
7050r
18,3
9,8
7050r corroída
12,5
2024r corroída
As medidas de potencial em circuito aberto durante o
tempo de imersáo tém como objetivo avaliar o
comportamento eletroquímico das ligas no meio estudado,
sem passagem de corrente elétrica (figura 2). As curvas
c¿
-0,65
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~
-0,70
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Ilr-'~~~~~~~~~
\
-0,75
-0,80
o
2
s
4
5
6
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Figura 2 - Medidas de potencial em circuito aberto
4. Conclusóes
O efeito do tratamento térmico na resistencia a
corrosáo salina das ligas de aluinínio, utilizadas
atualmente na indústria aeronáutica, foi estudado através
de diferentes técnicas conduzindo aos mesmos resultados.
As ligas de aluminio AI(2024) e AI(70S0) como
recebidas e recozidas nllo passaram no teste da cámara de
névoa salina no tempo mínimo estabelecido pela norma
ASTM. .Estas ligas também sofreram corrosao em
condieóes estáticas de imersáo e os produtos formados
provocaram o aumento em duas unidades o valor de pH
das solueóes salinas, sendo este após cinco meses de
imersáo f'l!.7,9. As variacóes de massas durante o tempo de
imersáo indicam que os filmes formados, sobre as ligas
recebidas e sobre as recozidas, crescem através de
diferentes mecanismos.
66
Me. Pereira y col. /Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales.
Medidas de dureza Rockwell A constituíram mais um
parámetro para avaliar a deterioracño superficial. De um
modo comparativo, a perda de dureza provocada pela
corrosáo foi menor em AI(7050) e maior em AI(7050)r.
O recozimento pleno afeta de forma similar a
resistencia a corro silo das ligas AI(2024) e AI(7050) em
meio de NaCI 5%(m/m), apesar destas apresentarem
composicóes químicas diferentes. As ligas ap6s o
tratamento térmico sao menos resistentes a eorrosáo.
Medidaseletroquímicas
de potencial em circuito aberto
também conduzem a estes resultados.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Agradecimentos.Os autores desejam agradecer a
FAPESP (processo nI! 98/14969-1) por financiar este
trabalho.
8.
9.
5. Referencias
1.
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