Introdução a Eletroquímica de Corrosão, Conceitos e Definições:

Toda a vez que um metal é imerso em um líquido com tendência a ser condutor elétrico, este metal se torna um eletrodo.

Existe uma tendência deste metal interagir com a solução liquida , que passa a se tornar o eletrólito.

Passado um certo tempo desta interação , ocorre um equilíbrio dinâmico na interface de contato, entre as trocas simultâneas do número de íons do eletrodo com o eletrólito , e do eletrólito com o eletrodo.

Quando se estabelece tal equilíbrio, passa a existir uma diferença de potencial elétrico entre o metal e o líquido, chamado de ‘potencial do eletrodo”. Quando se compara tal potencial com um potencial padrão de eletrodo de Hidrogênio, temos os valores relativos de Potencial de Equilíbrio Padrão.

Estes valores são padronizados e tabulados abaixo em E(V) :

Dado que o valor de referência é o do eletrodo padrão de  Hidrogênio = 0,00  ; os metais com os mais altos valores positivos, que são os mais “eletropositivos’ e portanto são os que menos se corrõem .

Os metais de valores negativos são menos nobres e que se corrõem mais rápido, são chamados de “eletronegativos” e por sua vez ,  são os mais reativos.

 

 

Corrosão em Célula Eletrolítica:

Em meios aquosos, a corrosão de metais é caracterizada como um processo eletroquímico, em que a interação de um metal e um meio condutor , acaba por produzir uma oxidação e uma redução (Reações Ox-Red ou Redox). Se ocorrer de forma expontânea é chamada também de Celula (ou Pilha) Galvânica .

Tal fenômeno é explicado de forma genérica , pela ocorrência simultânea de duas reações complementares:

Oxidação Anódica; na qual algum átomo da superfície do metal é ionizado perdendo elétrons , e estes passam da matriz metálica para serem incorporados pela solução eletrolítica do meio ( da formulação):

Metal ↔ Metal Z+  + ze-

Redução Catódica; na qual um outro metal recebe , através de fluxos de íons cedidos e incorporados daquela mesma solução , reduzindo-se.

X n+solução  + ne- ↔ Xsolução

Em nosso caso específico de Aerossol , como não se fazem latas e tubos de Ouro ou de Prata , a tabela continua a ser útil na compreensão de que apesar das embalagens serem polieletrodos dados os diversos materiais de sua constituição , temos em Folha de Flandres a predominância de dois metais configurando o seguinte cenário:

 

Ferro e Estanho, predominantes como eletrôdos ; usualmente uma formulação em meio aquoso que é o Eletrólito. Dada a diferença de potencial elétrico dos eletrodos, em um meio eletrolíco, existe alto potencial de um espontâneo fluxo iónico de elétrons.

 

 

Estudo de caso prático de Corrosão Interna em lata de FL:

Como foi descrito na seção 2 ,a Folha-de-Flandres é um material bem heterogêneo quanto a sua composição e dadas as pequenas variações que jamais serão vistas a olho nú, a permeabilidade das redes poliméricas do verniz de proteção se tornam passagens gigantescas para os elétrons que estão a nível sub-atômico, ou seja, não é porque não se vê , que esta permeabilidade não deixa de existir. Dada a predominância em maior quantidade do Ferro e do Estanho, esta célula galvânica bimetálica , se compõe de forma simplificada , numa célula destes dois elementos.

Caso 1:

Numa situação mais real de embalagem de Aerossol onde dois metais tipo Ferro-Estanho de uma lata de FL , estão imersos num eletrólito que poderia ser uma base aquosa de Mousse Capilar Condicionador de pH = 4,5 , imediatamente se estabelece uma diferença de potencial entre eles, havendo transferência de elétrons do metal mais eletronegativo que é o Ferro :  [Fe/Fe2+ = -0,44 E(V)],

para o mais eletropositivo que é o Estanho :  [Sn/Sn2+ = -0,14 E(V)]

Este Exemplo mostra claramente que se estabeleceu uma célula eletroquímica onde o eletrodo de Ferro mais eletronegativo se converte no “Anodo de Sacrifício” pois perde elétrons e acaba se corroendo, por oxidação e;

o outro eletrodo de Estanho que é mais eletropositivo , se converte no catodo que recebe os elétrons e onde acaba ocorrendo a redução.

A diferença de potencial de um eletrodo para o outro resulta naquilo que se chama de Força Eletromotriz  ( FEM) do sistema calculado como [-44Ev-(-0,14Ev)] que tem corrente elétrica resultante de [-0,30 E(V)] e a reação continua pelo eletrólito como corrente iônica , até que haja diminuição da FEM por Polarização ou até que um dos eletrodos se acabe, no caso o Ferro.

Observaçaõ: (Descreveremos o fenômeno de Polarização mais adiante, como forma de mitigar a corrosão).

A explicação técnica científica é de que a presença de íons cloretos, provenientes do Quaternário de Amônio(Cloreto de Cetil Trimetil Amôneo) princípio ativo come Condicionadores , deixam os íons do Estanho mais complexados com os dos cloretos e isto deixa o Estanho em condição de ser o catodo, deixando o Ferro em situação de se corroer como Anodo.

Na prática , por mais atraente que fosse ter tal produto  “Mousse Capilar Condicionador Profissional” em lata de Aço de 500ml, o sistema funcionando como eletrólito “elege” o Ferro como Anodo de Sacrifício e com a corrosão rápida deste,  a lata fura e o conteúdo vaza. Na certa seria um Desastre Comercial, se não fosse testado em P&D , em estufa e em estabilidades.

 

 

 

Caso 2:

Agora o eletrólito é uma base aquosa de Espuma de Barbear , que é uma saponificação de Acido graxo com Base alcalina , resultando num pH = 9,0,envasado em uma lata de FL.

Como mencionado no Caso 1 , o Ferro e o Estanho mantém as diferenças de potencial elétrico , contudo ocorre um fenômeno muito interessante.

Nesta condição de pH o sistema de célula galvânica “elege” o Estanho como Anodo de sacrifício e o Ferro como catodo, numa espetacular inversão de polaridade .

A explicação é de que como causa provável da presença de íons hidroxilas (OH-) do meio alcalino, que formam complexos com os íons de Estanho causando uma leve inversão na polaridade , contudo o suficiente para não corroer o Ferro.

Desta forma o Estanho com muito maior resistência a corrosão , protege eletro-quimicamente o Ferro e o sistema funciona bem sem corrosão significativa , muito além da validade da Espuma de Barbear, atestando que se os formuladores , de forma consciente e com conhecimento técnico usarem o conceito de inversão de polaridades convertendo o Estanho , sempre em Anodo de Sacrifício , baseado no manejo do pH, das variáveis de matérias primas e sistema antioxidantes ou inibidores e controlarem os eletrólitos das formulações, intuindo em manter os fluxos de elétrons sempre em direção de preservar a estabilidade da embalagem,  de fato a FL é uma excelente opção para contenedores e válvulas em Aerossol, como já vem sendo consumidas há décadas.

Corrosão Interna em Alumínio;

A natureza deu ao Alumínio uma vantagem de ter uma proteção diferenciada da FL quanto ao desgaste ocasionado pelas reações de corrosão.

Quando o Alumínio é atacado por Oxigênio , formam-se óxidos superficiais do próprio metal, tais como (Al2O3 e Al2O3.H2O) Óxido de Alumínio e sua derivada hidratada, que resultam num filme ou película protetiva altamente estável e aderente.

Quando esta película é removida , o Alumínio reage imediatamente combinando-se com o Oxigênio, regenerando a sua película protetiva por sobre a camada perdida na corrosão. Neste mecanismo o próprio Oxigênio acaba por restaurar a proteção impedindo a propagação e continuidade da reação.

Contudo, tal película deixa de ser estável em pH abaixo de 4,5 ou na presença de íons Cloretos e Salmoura contendo dissociado o Cl- , ou mesmo em pH Fisiológico Humano entre 5,3 a 5,5 em substâncias contendo alta carga de minerais dissociados e contendo íons metálicos eletropositivos , tais como os existentes em Agua de Côco.

Comparativamente , na FL não existe mecanismo de regeneração da película de Ferro e de Estanho, pois uma vez ocorrendo o processo de corrosão , os óxidos não formam uma película aderente. Eles se desprendem e a corrosão avança por vezes de forma pontual ou de forma Alveolar . Por isso da maior atenção requerida , quando de se formular em Aço.

Em Alumínio, mesmo dada a sua eletronegatividade e pelo fato deste metal de embalagem ter também um certo caráter anfótero ; por ter apenas “um metal” significativamente predominante em sua composição e com isto , não ter a condição primordial de formar facilmente uma pilha galvânica, é mais fácil não se arriscar em errar, contudo há sempre o preço mais alto a se pagar pelo material de embalagem e tal diferença pode ser determinante na competitividade de um acabado.

O Mousse do Caso 1,  funciona perfeitamente há décadas , em tubo de Alumínio.

 

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