ENSAIOS CORROSÃO

4.3.1. Potencial de Corrosão

O potencial de corrosão (Ecor) foi medido durante 55 minutos de imersão na

solução eletrolítica (NaCl 3,5%) para o metal base polido, metal base galvanizado e para os parâmetros de solda P3. Os valores do Ecor são mostrados na Tabela 3.

Figura 20 - Potencial de corrosão tratado em solução aerada de NaCl 3,5 %. Fonte: Autoria própria (2018)

Logo de início nota-se que o metal base galvanizado inicia com Ecor -0,969 V

e reduz em aproximadamente 300 segundos, diferentemente do MB polido que inicia com um Ecor mais alto de -0,483 V que reduz em aproximadamente 1200 segundos.

O parâmetro de solda laser inicia com um Ecor de -0,925 V, reduzindo e estabilizando

em menor tempo, sendo de aproximadamente de 200 segundos. Para todos os casos, observa-se que logo após a imersão há uma redução no Ecor, correspondente

ao tempo para estabelecimento de equilíbrio entre as reações de redução/oxidação. Para o metal base polido, após aproximadamente 1500 segundos há estabilização, que ao final do ensaio foi de -0,545 V. O metal base galvanizado mostra uma tendência de aumentar o potencial a partir de 300 segundos de imersão, estabilizando em -0,998 V ao final do ensaio. Ao comparar-se os valores do potencial de corrosão entre o metal base polido e com revestimento de zinco, observa-se a efetividade da galvanização em criar um revestimento de proteção catódica para o substrato. Quanto mais positivo o Ecor, significa que o metal tem

maior resistência a corrosão.

O eletrodo com o cordão de solda a laser estabilizou-se na solução eletrolítica rapidamente, onde em torno de 200 segundo já atingiu valores próximos ao Ecor ao final do ensaio (-1,021 V). O valor está muito próximo ao Ecor do metal

base galvanizado, mostrando que, houve uma variação de 23 mV no Ecor devido a

soldagem a laser. Essas variações na ordem de mV não são significativas para o potencial de corrosão.

Figura 21 – Potencial de corrosão dos três parâmetros de solda a laser tratado em solução aerada de NaCl 3,5 %.

Fonte: Autoria própria (2018)

Observa-se no gráfico da Figura 21 que a variação entre os potenciais de corrosão dos três parâmetros é mínima quando comparadas, sendo o potencial do parâmetro P1 de -1,000 V, e do parâmetro P3 de -1,021 V esses com maior e menor velocidade de soldagem, tem-se então que essa variação não altera o Ecor do metal.

4.3.2. Micropolarização

Após a medição do Ecor, realizou-se a micropolarização dos eletrodos, onde

foi aplicada uma verredura de potencial de ±10mV em torno do Ecor. A Figura 22

mostra as curvas de polarização obtidas, para o metal base polido, galvanizado e o parâmetro P3, que é representativo.

Quanto maior for a variação de corrente medida para a varredura do potencial, menor é a resistência de polarização (Rp) do material, conforme a lei de Ohm. As curvas de micropolarização estão indicadas na Figura 22 para cada tipo de eletrodo, onde indicou-se o valor da Rp. Para o calculo da Rp, considera-se o inverso do coeficiente angular da reta aproximada à curva medida. Observa-se que a presença do cordão de solda reduziu significativamente a Rp, mesmo quando comparada à Rp do metal galvanizado. Então sugere-se que o metal base base polido tem camada passiva em relação ao MB galvanizado.

Figura 22 - Micropolarização de 10 mV próximo ao Ecor para os eletrodos os estudados VS ECS em meio aerado NaCl 3,5 % 23ºC, onde a resistência a polarização Rp está indicada.

Fonte: Autoria própria (2018)

A Figura 23 mostra uma comparação das curvas de micropolarização para os diferentes parâmetros de solda a laser.

Figura 23 - Micropolarização de 10 mV próximo ao Ecor para os eletrodos os estudados VS ECS em meio aerado NaCl 3,5 % 23ºC, onde a resistência a polarização Rp está indicada.

Fonte: Autoria própria (2018)

Observa-se que a Rp dos parâmetros de P1 de Rp 5,743 kΩ e P2 com Rp 7,043 kΩ são de pouca variação quando comparado com o parâmetro P3 de Rp 1,874 kΩ. Levando-se em consideração essa comparação de variações de Rp, observa-se que quanto menor a velocidade de varredura do laser, ou seja maior

tempo de interação com a liga durante a soldagem, maior a vulnerabilidade para o processo de corrosão, porque quanto maior a resistência de polarização maior resistência à corrosão da amostra.

4.3.1. Macropolarização

A macropolarização é semelhante a micro, mas a variação de potencial em torno do Ecor é de ±100 mV. A Figura 24 mostra as curvas de polarização obtidas,

considerando-se curvas de Tafel para o metal base polido, galvanizado e o parâmetro P3, que é representativo. Não são observados domínios de passivação no braço anódico para as amostras galvanizada e com o cordão de solda. Isso indica que tipo de corrosão é uniforme, não havendo indícios de corrosão localizados, como pites, por exemplo, (ZHANG et al.,2018.,LIMA, BRASIL, 2015). Entretanto, o ponto de inflexão da curva para o aço polido mudou muito em relação ao potencial de corrosão medido anteriormente. Isso indica que o processo de polarização causou uma alteração na interface metal/solução, ocorrendo diferentes processos de corrosão em comparação ao metal com a solda e do metal galvanizado.

Figura 24 - Macropolarização de 100 mV próximo ao Ecor para os eletrodos os estudados VS ECS em meio aerado NaCl 3,5 % 23ºC, onde a resistência a polarização

Os braços catódicos e anódicos da macropolrização para o metal polido são diferentes, mostrando que durante a polarização há alterações no Ecor. Isso ocorre

devido ao tipo de corrosão por pites, como pode ser observado na Figura 25, que mostra uma micrografia obtida por microscopia óptica após os ensaios de corrosão. A corrosão por pites deve ser evitada, uma vez que pode atuar como um concentrador de tensões, levando a propagação de trincas, podendo causar o rompimento catastrófico do aço em serviço (SOUZA NETO, 2016).

Figura 25 – Microscopia óptica, corrosão por pites no MB Polido. Fonte: Autoria própria (2018)

Os eletrodos soldados e galvanizado exibem um comportamento semelhante, com maior estabilidade no Ecor durante a polarização, pois há maior

simetria nos braços catódicos e anódicos das curvas. O tipo de corrosão predominante neste tipo de metal é a corrosão uniforme, a qual é preferível a corrosão por pites. Isso provavelmente devido a formação de micro pilhas no polimento da amostra que ocorre durante o contato da superfície da lixa com a superfície da amostra.

A Figura 26 mostra a comparação das curvas de macropolarização para os diferentes parâmetros de solda a laser, onde os três parâmetros mostram comportamento semelhante.

Figura 26 - Macropolarização de 100 mV próximo ao Ecor para os eletrodos os estudados VS ECS em meio aerado NaCl 3,5 % 23ºC, onde a resistência a polarização.

Fonte: Autoria própria (2018)

Novamente pode-se notar que mesmo com o comportamento semelhante entre os três parâmetros, o parâmetro P3 se mostra com tendência para a região anódica, com maior corrente, sendo assim mais propício ao ataque de corrosão.

4.3.2. Taxa de Corrosão

Foram obtidos para cada eletrodo o seu valor de potencial de circuito aberto (Ecorr), após 55 minutos de imersão no meio eletroquímico deste estudo. Depois, foi

realizada a micro e macro polarização, onde se calculou a Rp, constantes de Tafel anódicas e catódicas, βa e βc, respectivamente. A partir de βa e βc calculou-se a corrente de corrosão, Icor. Com esses resultados foi calculada a taxa de corrosão

Tabela 3 – Parâmetros dos ensaios eletroquímicos. Condição Ecor (V) Rp (KΩ) Bc (V/dec) Ba (V/dec) Icor (A/cm2₎ Taxa de corrosão (mm/ano) DP600 Polido -0, 545 9, 315 0, 077 0, 055 1, 495 E-6 _{0, 064} Galvanizado -0, 998 4, 318 0, 099 0, 065 3, 945 E-6 _{0, 255} Solda a laser P3 -1, 021 1, 874 0, 079 0, 099 1, 018 E-5 _{1, 087} P1 -1, 000 5, 743 0, 042 0,054 1, 786 E-6 _0,0034 P2 -0, 984 7, 043 0, 079 0,04 1, 637 E-6 _0,0031

Fonte: Autoria própria (2018)

Para compreender melhor os resultados obtidos propõem-se o esquemático mostrado na Figura 27. O primeiro desenho ilustra o caso do metal polido passivado, onde não há revestimento de zinco e o metal base está exposto ao eletrólito diretamente. Pode-se observar que o metal polido tem uma resistência à corrosão maior em relação aos demais, porém ocorre a formação de pites nessa amostra o que justifica a necessidade de a indústria automobilística realizar a deposição de revestimentos galvanizados. Embora a taxa de corrosão seja baixa, o cálculo considera que há uma corrosão uniforme na superfície.

O segundo desenho ilustra o metal base com o revestimento de zinco na superfície. O metal base galvanizado tem uma menor resistência à corrosão, devido ao comportamento do zinco como metal de sacrifício na proteção catódica e evita a formação de pites, ocorrendo corrosão uniforme.

Figura 27- Desenho esquemático da provável formação de pilha galvânica nos três parâmetros de solda a laser.

As amostras com soldagem nos parâmetros P1 e P2 apresentam uma baixa taxa de corrosão. Isso pode ocorrer devido à formação de uma pilha galvânica entre o revestimento de zinco remanescente no entorno do cordão de solda e o próprio cordão de solda. O terceiro e quarto esquemático da Figura 27 demonstram esse aspecto. Entretanto, o cordão de solda tem uma microestrutura modificada em relação ao metal base polido, pois as taxas observadas são menores de que a taxa de corrosão do metal base. Essa microestrutura modificada, que se caracteriza com tamanho de grãos menores, pode estar protegendo o metal base do ataque corrosivo por pites.

Entretanto, a taxa de corrosão para o parâmetro P3, que foi realizado com menor velocidade de varredura do feixe de laser, há possivelmente maior vaporização do zinco, o que expõe uma parte do metal base, como sugere o esquemático da Figura 27 (indicação P3). Provavelmente essa exposição faz com que a pilha galvânica ocorra entre o revestimento de zinco e o metal base exposto ou ZTA do cordão de solda, assim aumentando muito a taxa de corrosão.

Com isso observa-se que dependendo do parâmetro utilizado para a soldagem a laser, nota-se uma diferença na taxa de corrosão. Quanto menor a velocidade de varredura, maior vaporização de zinco acontece, o que leva a ser pior para a taxa de corrosão. Entretanto, se a soldagem for realizada com parâmetros de velocidade maior, consegue-se obter resistência de corrosão maior, mesmo com a presença do cordão de solda e das mudanças da microestrutura.

5. CONCLUSÕES

Foi observado que devido à presença da solda, em comparação com o metal base, ocorre variação na quantidade do elemento químico zinco. Comparando-se os parâmetros de solda, sugere-se que a velocidade de deslocamento do feixe de laser é mais crítica do que a potência utilizada, sendo que quanto mais baixa a velocidade, maior a evaporação do zinco, pois maior é o tempo de interação do laser com a liga durante a soldagem.

O parâmetro P1, que utilizou velocidade de varredura de 50 mm/s e potência de 1500 W foi o parâmetro onde foi possível obter um cordão de solda com profundidade completa. As análises de microscopia óptica mostraram claramente as zonas fundida (ZF), zona termicamente afetada (ZTA) e metal base (MB).

Os resultados do potencial de corrosão mostraram a efetividade da galvanização em criar um revestimento de proteção catódica para o substrato DP600. A presença do cordão de solda alterou de forma pouco significativa o potencial de corrosão, mostrando que neste parâmetro, a solda não causou modificação no comportamento do material. Entretanto, as análises de micropolarização indicaram que com a soldagem houve uma redução de resistência de polarização da ordem de duas vezes em comparação ao metal galvanizado e de 8 vezes em comparação com o metal polido. Assim, quanto menor a velocidade de varredura do laser, maior a vulnerabilidade para o processo de corrosão. Embora a resistência a polarização do metal polido seja muito elevada, em comparação com o metal galvanizado, após a macropolarização observou-se a formação de corrosão por pites. Na macropolarização houve semelhança no comportamento do aço galvanizado e do aço com o cordão de solda, indicando que não houve alterações significativas nas atividades das reações de oxidação e redução dos eletrodos. O comportamento semelhante entre os três parâmetros, o parâmetro P3 se mostra com concentração para a região anódica, com maior corrente, sendo assim mais propício ao ataque de corrosão

Nos cálculos de taxa de corrosão observa-se que dependendo do parâmetro de laser, existe uma diferença na taxa de corrosão, sendo que quanto menor a velocidade de varredura mais vaporização de zinco acontece, maior a taxa de corrosão. Entretanto, se a solda for realizada com parâmetros de velocidade mais

elevadas, consegue-se obter parâmetros de corrosão mais aceitáveis, mesmo com a presença do cordão e as mudanças da microestrutura.

6. REFERÊNCIAS

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