UTILIZAÇÃO DOS EXTRATOS DE MATE E ROMÃ COMO
INIBIDOR DA CORROSÃO DO AÇO-CARBONO 1020
Claudio Gouvêa dos Santos1
Luciana Boaventura Palhares2
Cely de Fátima Santos3
Carlos Martins Viana3
Cintia Priscile Andrade Jesus3
Lucas Alves Nascimento3
Tatiane Gomes Santos3
RESUMO: No presente trabalho foi avaliada a eficiência dos extratos da erva mate e da romã como potenciais inibidores da corrosão do aço AISI 1020 em
água, solução de NaCl 3% p/v e solução de HCl 1mol/L. Amostras deste material foram expostas a esses meios e a taxa de corrosão foi determinada por
perda de massa, com base na norma ASTM G1-72. A identificação dos produtos de corrosão formados foi realizada por difração de raios X. Os resultados para
inibição mostraram-se mais eficientes para as soluções salinas e ácidas, sendo estes extratos, no entanto, potencializadores da corrosão em água pura e nos
produtos da corrosão foi identificada a presença de lepidocrocita, akaganeita e goetita.
PALAVRAS-CHAVE: Inibidores de corrosão. Aço AISI 1020. Norma ASTM G1-72.
INTRODUÇÃO
ções de recursos protetores, tais como: revestimento ou pintura
A corrosão é um processo químico no qual o meio age
capaz de garantir uma proteção contra a corrosão, emprego de
sobre o material. No cotidiano, associa-se corrosão sempre a
inibidores de corrosão, dentre outros recursos (BUENO, 2008).
ferrugem, camada marrom-avermelhada que cobre a superfí-
Mainier (2004) define inibidores de corrosão como substân-
cie dos metais ferrosos, porém, esta se apresenta sob diversas
cias que adicionadas ao meio corrosivo tem por objetivo evitar,
formas e está sempre associada à deterioração dos materiais,
prevenir ou impedir o desenvolvimento das reações de corro-
comprometendo a integridade, reduzindo a vida útil e impactan-
são. Atuam com uma barreira ou filme na superfície do material,
do na confiabilidade e segurança operacional (NUNES, 2007)
que impedem ou retardam as reações de corrosão, tornando o
Do ponto de vista econômico, a corrosão representa prejuí-
meio menos agressivo. A eficiência de proteção oferecida pelos
zos muito elevados que resultam em desperdício de investimen-
inibidores depende de cada material, bem como da severidade
tos. Estima-se que aproximadamente 30% da produção mun-
do meio. A taxa de corrosão pode ser determinada em milési-
dial de aço destinam-se a reposição de peças e equipamentos
mos de polegadas ao ano, conforme norma ASTM G1-72 (Re-
(MERÇON et al., 2004; NUNES E LOBO, 1990). Para minimizar
comendada para preparação, limpeza e avaliação de testes de
o problema, são utilizados inibidores de corrosão não naturais,
corrosão em amostras gerais).
que além de custo elevado, apresentam características tóxicas,
nocivas ao meio ambiente e a saúde dos trabalhadores.
Vários estudos de inibidores de corrosão naturais, preparados a partir de extratos vegetais, mostram eficiência devido a
O aço AISI 1020 é uma liga ferro-carbono contendo entre
suas composições apresentarem polifenóis que possuem ação
0,008% e 2% de carbono. Apresenta boa resistência mecâni-
antioxidante. A viabilidade da utilização destes inibidores repre-
ca e deformação, tornando-o muito atrativo para a constru-
sentaria ganhos econômicos e sua inserção no desenvolvimen-
ção de estruturas e equipamentos, sendo muito utilizado na
to sustentável, haja vista que os extratos vegetais apresentam
engenharia e na indústria.
características pouco tóxicas, biodegradabilidade e menores
No entanto, o aço carbono sem adição de elementos de
custos de obtenção (SILVA, et al. 2007 a, b).
liga possui baixa resistência à corrosão, levando à formação de
Os extratos vegetais como os da erva mate e da romã atu-
filmes de óxidos/hidróxidos ou sais pouco aderentes e com mí-
am como antioxidantes, reduzindo a incidência de corrosão e
nima capacidade de proteger a superfície contra o ataque dos
aumentando a vida útil de equipamentos metálicos. Silva et al.
meios corrosivos. Desta forma, existe a necessidade de aplica-
(2007) constataram que o extrato de mate apresenta eficiência
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inibidora de até 49% e o extrato de romã apresenta eficiência
ram secos em estufa à 100oC e todo o pó depositado juntamen-
inibidora de 45%, ambas dependentes da concentração. Isto se
te com as amostras foram novamente pesadas e a diferença de
deve à presença de substâncias polifenólicas, como flavonói-
massa constatada foi registrada.
As amostras que tiveram sua superfície coberta com óxi-
des, saponinas e taninos, entre outros, às quais são atribuídas
dos/hidróxidos foram raspadas para que o pó aderido fosse
propriedades antioxidantes.
Como os polifenóis apresentam reações de ionização, o pH é
um fator determinante para a ação dos compostos fenólicos. Mo-
utilizado nas etapas de caracterização por difração de raios – X.
Foi utilizado um difratômetro a Laser Philips modelo PW1710.
ran et al. (1997) sugerem que polifenóis apresentam maior capa-
A taxa de corrosão foi determinada por perda de massa
cidade antioxidante em valores de pH abaixo de 7. Por seu caráter
em mpy (milésimos de polegadas ao ano), empregando-se a
ácido, os polifenóis são mais ativos em pH ácido, alguns antioxi-
Equação 1, conforme a norma ASTM G1-72.
dantes fenólicos inativam em pH básico (PICCINI et al. 2002).
Diversos autores têm estudado os produtos de corrosão
formados sobre o aço carbono comum em diferentes situações
utilizando difração de raios X e espectoscopia Raman. Antunes
Taxa de corrosão =
K .W
(1)
A.t.ρ
e Costa (2002) identificaram a presença de lepidocrocita, goetita e também de magnetita em amostras expostas à corrosão
onde K é uma constante (5,45x106 para unidades em mpy),
em atmosferas distintas (umidade elevada, industrial e urbana).
W a perda de massa em g, A é a área exposta em cm2, t o
No presente trabalho foi avaliada a eficiência dos extratos
tempo de exposição em h, e ρ a massa específica do material
da erva mate e da romã como inibidores de corrosão do aço
em g/cm3.
AISI 1020. Amostras do aço foram expostas a diferentes meios
corrosivos, na ausência e na presença dos extratos permitindo
RESULTADOS E ANÁLISES
comprovar a eficiência dos mesmos como inibidores.
No estudo de processos corrosivos é necessário considerar
as variáveis dos componentes envolvidos no processo, como
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
as propriedades do material, o meio corrosivo e a experimenta-
O estudo da eficiência da inibição à corrosão foi realizado
ção operacional. Neste contexto, o tipo de morfologia e a sua
a temperatura ambiente. Para a realização dos testes, foram
causa são fatores básicos no esclarecimento do mecanismo de
utilizadas amostras cilíndricas de aço-carbono AISI 1020, com
corrosão (ALMEIDA, 1012). Desta forma, realizaram-se ensaios
dimensões: 34 mm de diâmetro X 9 mm de altura. As amostras
de corrosão por imersão com medida da perda de massa, em
foram lixadas e lavadas em água destilada para livrar a superfí-
que a taxa de corrosão uniforme, usualmente expressa em mm/
cie de qualquer oxidação aparente.
ano, pode ser calculada e comparada a norma NACE RP 0775,
O extrato de mate foi preparado pela infusão de 50g gramas de erva mate seca em 500 ml de água destilada até a redução do volume a aproximadamente 50 ml. O extrato ficou em
repouso por 24 horas antes da sua utilização. Quanto à romã,
para avaliação da classificação da taxa de corrosão. A tabela 1
mostra a classificação segundo a norma.
Tabela 1: Classificação da Taxa de Corrosão Uniforme (NACE RP 0775)
utilizou-se extrato alcoólico comercial.
Para determinação da perda de massa, nove amostras do
aço foram imersas em soluções aquosas de HCl 1mol/L, NaCl
3%p/v e água destilada em béqueres de 500 mL. Para cada meio
foram criadas três situações: a exposição da amostra à solução
ou a água destilada, a exposição da amostra às soluções ou água
com adição de extrato de romã e a exposição da amostra às so-
Classificação
Taxa de corrosão
(mm/ano)
Baixa
< 0,025
Moderada
0,025 – 0,12
Severa
0,12 – 0,25
Muito severa
> 0,25
luções ou água com adição de extrato de erva mate. O tempo de
exposição foi de 24 horas para os três testes de imersão.
Decorrido o tempo de exposição, as amostras foram retiradas dos béqueres, lavadas e as soluções que continham as
Os resultados obtidos nos três diferentes meios são apresentados na tabela 2.
amostras foram filtradas para retirar qualquer sólido que pudesse ter sido depositado nos béqueres. Em seguida, os filtros foPÓS EM REVISTA DO CENTRO UNIVERSITÁRIO NEWTON PAIVA 2013/2 - NÚMERO 8 - ISSN 2176 7785 l 105
Tabela 2: Resultados da taxa de corrosão em meio aquoso, salino e ácido
Amostra
Taxa de
Meio
corrosão (mpy)
1
Água
31,14
2
Água e extrato romã
87,63
3
Água e extrato de mate
207,32
4
NaCl 3%p/v
109,32
5
NaCl 3%p/v e extrato de romã
92,71
6
NaCl 3%p/v e extrato de mate
87,66
7
HCl 1mol/L
619,51
8
HCl 1mol/L e extrato romã
190,80
9
HCl 1mol/L e extrato mate
98,83
A amostra exposta à solução de HCl 1mol/L, em presença
Segundo Coentrão, 2005 e Shahidi e Wanasudara, 1992,
do extrato da erva mate, apresentou corrosão seis vezes menor
possivelmente, por sua característica ácida, os polifenóis em
em relação a amostra exposta à solução pura. Comparando-se
água pura dissociam-se, porém em menor intensidade que o
as amostras expostas à solução de NaCl 3%p/v pura e com
ácido clorídrico, e juntos oxidam o aço. A propriedade antioxi-
adição deste extrato, também foi observada redução na taxa de
dante deste grupo de substâncias pode ser afetada pelo pH do
corrosão, no entanto a eficiência inibidora foi menor, a amostra
meio, altas concentrações de antioxidantes fenólicos e presen-
exposta a solução pura corroeu três vezes mais.
ça de ferro. Os polifenóis podem sofrer um processo de auto-
Com relação ao extrato de romã, a redução na taxa de cor-
-oxidação ou podem agir como agentes oxidantes.
rosão foi de apenas 20% em meio ácido e 15% em meio salino.
Comparando-se os valores das tabelas 1 e 2 quando em
O extrato de romã mostrou-se menos eficiente quanto à inibição
mm/ano, observa-se que para todos os casos avaliados, exceto
da corrosão quando comparado ao extrato da erva mate prepa-
para a amostra 1, segundo a norma NACE RP 0775, foram cor-
rado em laboratório, no entanto, não é possível afirmar que o
rosões muito severas sendo, para trabalhos futuros, necessário
extrato de romã é menos eficiente que a erva mate, pois não se
uma maior avaliação dos teores dos extratos utilizados.
conhece a concentração de polifenóis de cada extrato.
As figuras 1, 2 e 3 apresentam os resultados obtidos após
Conforme Fornazari et al. (2009) e Comminellis (1995),
a retirada das amostras da imersão em solução. A amostra
quando em solução de NaCl, é possível que ocorra a oxida-
imersa em água pura apresenta coloração alaranjada menos
ção dos polifenóis e a formação de NaClO, evitando assim que
intensa em sua superfície em relação àquela exposta ao extrato
ocorra a reação do Fe com o O ou mesmo com o Cl-.
de mate. O produto da corrosão ocorrida na amostra exposta
Quanto ao meio ácido, acredita-se que o pH baixo favoreça
à água com extrato de romã é quase preto, que pode indicar
a ação antioxidante destes compostos, conforme Moran et al.
diferente estado de oxidação do ferro, e ocorre de forma hetero-
(1997) e Piccini et al. (2002).
gênea na superfície da amostra (figura 1).
Os resultados obtidos para as amostras expostas à água
pura, água com adição do extrato de romã e água com adição
do extrato da erva mate, foram contrários àqueles apresentados
em meio salino e meio ácido. O extrato de mate, que quando
adicionado a estes dois meios, apresentou as menores taxas
de corrosão do aço, propiciou a maior taxa de corrosão quando
adicionado à água pura. O extrato de romã apresentou novamente resultado intermediário entre o meio puro e o meio com
adição do extrato da erva mate.
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A coloração dos produtos da corrosão das amostras ex-
O produto da corrosão nas amostras analisadas em HCl
postas à solução de NaCl 3%p/v, foram similares às amostras
1mol/L, tanto em solução pura, quanto na presença dos ex-
expostas à água, porém a amostra exposta a solução pura,
tratos, foi de coloração preta, porém mais intensa, para a
apresentou corrosão mais acentuada em relação às demais,
amostra exposta ao extrato de romã (figura 3). Observou-
enquanto que a superfície da amostra exposta à solução com
-se que na ocorrência deste tipo de produto, a coloração
adição de extrato de mate, ainda apresentava pontos mais iso-
escura é mais homogênea, melhor distribuída na superfície
lados de corrosão (figura 2).
da amostra.
A identificação dos produtos feita através de difração de raios X está mostrada na tabela 3, abaixo.
Tabela 3: Produtos formados na corrosão das amostras
Amostra
Meio
Fases Presentes
1
Água
Lepidocrocita e Goetita
2
Água e extrato romã
Lepidocrocita e Goetita
3
Água e extrato de mate
Lepidocrocita e Goetita
4
NaCl 3%p/v
Lepidocrocita , Goetita, e Akaganeíta
NaCl 3%p/v e extrato de
5
romã
Akaganeíta, Goetita, Lepidocrocita
NaCl 3%p/v e extrato de
6
mate
Lepidocrocita , Goetita e Akaganeíta
7
HCl 1mol/L
Akaganeíta
8
HCl 1mol/L e extrato romã
Akaganeíta
9
HCl 1mol/L e extrato mate
Akaganeíta
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A lepidocrocita aparece como majoritária nas soluções contendo água e água com NaCl. Já na presença de cloreto em maiores concentrações a presença de akaganeíta é mais marcante.
Os óxidos de coloração avermelhada podem ser associados a presença de lepidocrocita, já nas regiões mais amareladas ocorre a presença de goetita. A akaganeíta mostrou-se
MAINIER, F. B.; DA SILVA, R.R. de C. M. As formulações inibidoras de
corrosão e o meio ambiente. Engevista. Rio de Janeiro, v. 6, n. 3, p.
106-112. 2004.
MERÇON, F.; GUIMARÃES, P. I. C.; MAINIER, F. B.. Corrosão: Um
exemplo usual de fenômeno químico. Química Nova na Escola. Rio de
Janeiro, n.19, p.11-14, mai. 2004.
presente nas soluções contendo altas concentrações de íons
cloreto, resultado semelhante a Antunes e Costa (2002).
CONCLUSÕES
A partir dos resultados obtidos de perda de massa das
amostras pode-se concluir que os extratos naturais de romã
e de erva mate são eficientes inibidores de corrosão para os
meios ácido e salino estudados, porém em água pura promovem a oxidação do aço.
Os principais componentes identificados nas camadas
de óxidos das amostras oxidadas foram a lepidocrocita, goetita e akaganeita.
MORANA, J. F.; KLUCASB, R. V.; ABIAND, J.; BECANAA, M.. Complexes of Iron with Phenolic Compounds from Soybean Nodules and Other
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Para futuros trabalhos sugere-se a determinação da concentração dos polifenóis nos extratos visando avaliar de forma
quantitativa o efeito inibidor dos mesmos.
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SHAHIDI, F.; WANASUNDARA, P.K.J.P.D. Phenolic antioxidants. Critical
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NOTAS DE FIM
1 PhD. Professor Universidade Federal de Ouro Preto
2 MsC. Professora do Centro Universitário Newton Paiva
3 Graduandos do Curso de Engenharia Química do Centro Universitário
Newton Paiva
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FORNAZARI, A.L.T.; MALPASS, G.R.P; MIWA, D.W.; MOTEO, A.J.. Aplicação da Degradação Eletroquímica de Efluentes Composto por Misturas de Fenol – Formaldeído. 2nd International Workshop - Advances in
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