efeito sinérgico da cisteina + sam da inibição da corrosão do aço

EFEITO SINÉRGICO DA CISTEINA + SAM DA INIBIÇÃO DA CORROSÃO
DO AÇO 304 EM MEIO ÁCIDO
Aline Viomar (IC-UNICENTRO), Elisângela de Souza Lima e Paulo Rogério
Pinto Rodrigues (Orientador),
e-mail: [email protected].
Universidade Estadual do Centro-Oeste/Setor de Ciências Exatas e da Terra
.
Palavras-chave: tratamento de superfície, corrosão, inibidor de corrosão
Resumo:
Na atualidade as moléculas auto-organizáveis (SAM – Self Assembly
Monolayer) são alvo de pesquisadores devido principalmente ao seu uso em
quantidade pequena possibilitando melhor eficiência inibidora quanto a
corrosão dos metais em meios agressivos, até minimizando o impacto
ambiental devido a descartes de reagentes empregados nos tratamento de
proteção das superfícies metálicas1. O objetivo deste trabalho é estudar a
ação de SAM em conjunto com aminoácidos com intuito de se obter um
efeito sinérgico inibidor no processo corrosivo do aço inoxidável austenítico
304 em HCl 1 mol L-1. As técnicas empregadas neste estudo foram:
polarização potenciostática anódica, espectroscopia de impedância
eletroquímica e microscopia óptica. O aminoácido cisteína apresentou um
efeito dúbio, ou seja dependendo do tempo de imersão na solução de HCl 1
mol L-1. inibidor ou catalisador da corrosão do aço 304. Entretanto misturas
de SAM + cisteína apresentaram efeito sinérgico inibidor favorável.
Introdução
Vários segmentos industriais sofrem com a troca de peças metálicas devido
à deterioração por corrosão1, a fim de reduzir estes gastos, a substituição
das peças de ligas metálicas comuns por ligas metálicas mais resistentes
tem sido freqüente. Os aços ditos inoxidáveis são ligas ferrosas que
possuem quantidades variáveis de cromo e ferro, conferindo a liga maior
resistencia ao ambiente agressivo. Porém a maioria dos metais, salvo
algumas exceções, tem uma grande tendência a reagir com o ambiente a
que está exposto, formando óxidos, hidróxidos e outros compostos químicos.
Apesar dos metais sofrerem naturalmente um processo oxidativo,
existem tratamentos de superfície2 que podem levar a redução desta
oxidação do metal. Dentre estes processos de tratamento de superfície
ressalta-se o uso de inibidores, os quais podem ser classificados como:
inorgânicos ou orgânicos.
Neste grupo de pesquisa o uso de inibidores orgânicos é estudado
com afinco, em especial os inibidores orgânicos de caráter inibidor misto 3
(anódico e catódico) e moléculas auto-organizáveis.
Anais da SIEPE – Semana de Integração Ensino, Pesquisa e Extensão
26 a 30 de outubro de 2009
A propriedade mais relevante das SAM`s, como o próprio nome sugere,
é a capacidade de organizar-se, pois resulta na formação de filmes
uniformes na superfície de diferentes materiais. Esta molécula orgânica
apresenta uma extremidade polar e outra apolar, o que permite a adsorção
química em superfícies metálicas, bem como a interação com diferentes
substâncias como aminoácidos.
Os aminoácidos são empregados como inibidores de corrosão
orgânicos por possuírem um heteroátomo e densidade eletrônica pi, que
favorecem a adsorção a superfície metálica4, além de ser de baixo custo e
baixa toxicidade quando comparado ao cromo. A cisteína, em especial, é
composta por enxofre que possui um par de elétrons livres, nitrogênio,
oxigênio compondo o grupo de ácido carboxílico, além de carbono e
hidrogênio.
O objetivo principal deste trabalho é avaliar o efeito sinérgico de
Cisteína+SAM para o aço austenítico 304.
Materiais e Métodos
Para o presente estudo foram feitos os seguintes ensaios: microscopia
óptica, potencial de circuito aberto, impedância eletroquímica e curva de
polarização potenciostática anódica.
A célula eletroquímica é composta por três eletrodos, na qual o
eletrodo auxiliar é uma folha de platina com área 10 vezes maior à área do
eletrodo de trabalho, o referencia é um eletrodo de cloreto de prata e o
eletrodo de trabalho é o eletrodo de aço austenítico 304 com área igual a
0,9536 cm2 envolto por resina inerte. O eletrodo de trabalho foi polido em
politriz com lixa de grana 600, em seguida foi lavado com água destilada e
seco com jato de ar frio.
Todos os ensaios ocorreram em uma sala climatizada, com
temperatura de 27±2 oC.
Os potenciais de corrosão foram medidos com um multímetro digital de
bancada, as curvas de polarização foram feitas com um Potenciostato EIS
300 Gamry e a microscopia óptica com um miscroscópio Olimpus BX 40..
Resultados e Discussão
Na figura 1 são apresentadas as curvas de polarização potenciostática
anódica:
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Figura1: Polarização potenciostática (A) HCl, (B) Cisteína e (C) de SAM com Cisteína em 4000 segundos.
Na figura1 é possível ver que em presença de Cisteína e SAM a
densidade de corrente diminui consideravelmente, indicando que a adição
de SAM à solução contendo cisteína minimiza o efeito catalítico do
aminoácido gerando um efeito sinérgico inibidor ao processo de oxidação do
aço neste meio. Para confirmação destes resultados, impedâncias
eletroquímicas foram feitas e podem ser observadas na figura 2.
Figura 2: Impedância eletroquímica para os sistemas com aminoácidos, com aminoácidos e SAM, somente com
SAM e na ausência de ambos.
Pela figura 2 nota-se que a combinação entre Cisteína e SAM
apresenta a resistencia mais elevada à polarização, somente Cisteína não
apresenta uma resistencia elevada, confirmando os resultados da
polarização potenciostática anódica.
Na figura 3 são apresentadas as microscopias feitas após as
polarizações.
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HCl
SAM
Aço inoxidável
304 antes do
ensaio
Cisteína
Cis+SAM
Figura 3: Microscopias para o aço inoxidável 304 sem polarizar e após a polarização em diferentes meios com
aumento de 50 vezes.
É possível perceber pelas micrografias acima que em meio de
Cisteína o metal fica bastante atacado, já com cisteína e SAM o ataque é
bem menor, mostrando que a junção de aminoácidos e moléculas autoorganizáveis inibe o processo oxidativo do aço inoxidável 304.
.
Conclusões
1) A Cisteína apresenta um efeito duplo, sendo inibidor e catalisador de
corrosão;
2) SAM + Cisteina apresentam a maior resistência a polarização para o
aço 304 em HCl 1 mol L-1;
Agradecimentos
A UNICENTRO, ao CNPq, a Finep e a Fundação Araucária.
Referências
Rodrigues, Paulo R. P.; O Benzotriazol como inibidor de corrosão
para ferro e ligas ferrosas em meios de ácido sulfúrico. Tese
Doutorado apresentada ao IQUSP - SP, São Paulo, 1997.
Rodrigues, Paulo R. P. – Ação do benzotriazol com inibidor de
corrosão para o aço inoxidável austenítico 304 em meio de acido
sulfúrico 2mol/L empregando como solventes água e mistura águaetanol. Tese Doutorado apresentada ao IQUSP - SP, São Paulo, 1993
BANCKZEC, E.P.; RODRIGUES, P. R. P.; COSTA, I. Evaluation of
porosity and discontinuities in zinc phosphate coating by means of
voltametric anodic dissolution. Surf. and Coatings Technology, v. 203,
p. on line-1,
CUNHA, M. T; RODRIGUES, P. R. P. ; D'ELIA, E. ; AGOSTINHO, S.
M L . Electrochemical studies of the interface Fe/0.5 mol L-1 H2SO4
in thepresence of benzotriazole and tolytriazole. Materials Chem and
Physics, v. 117, p. on line-1, 2009.
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