UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA – UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA –DEM PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS - PGCEM

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA – UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA –DEM PROGRAMA DE PốS-GRADUAđấO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS - PGCEM

  Apesar do elevado nível de desenvolvimento do estado da arte e do razoável conhecimento científico e tecnológico dos fenômenos e mecanismos de corrosão em ligasde alumínio, em algumas situações, como no caso do presente estudo, existe uma grande combinação de fatores das mais diferentes origens que podem contribuir para a degradaçãodas ligas de alumínio fundidas. A partir dos ensaios efetuados e seus respectivos resultados – Capítulo 4 – analisou- se a matéria prima, o comportamento do componente (em ensaios de campo) e dos corposde prova (em ensaios de laboratório), correlacionando os resultados com a qualidade da matéria prima e com processo de fabricação, onde estes começam a influenciar com maiorintensidade na resistência à corrosão para o referido componente em estudo.

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA

  Apesar do elevado nível de desenvolvimento do estado da arte e do razoável conhecimento científico e tecnológico dos fenômenos e mecanismos de corrosão em ligasde alumínio, em algumas situações, como no caso do presente estudo, existe uma grande combinação de fatores das mais diferentes origens que podem contribuir para a degradaçãodas ligas de alumínio fundidas. A partir dos ensaios efetuados e seus respectivos resultados – Capítulo 4 – analisou- se a matéria prima, o comportamento do componente (em ensaios de campo) e dos corposde prova (em ensaios de laboratório), correlacionando os resultados com a qualidade da matéria prima e com processo de fabricação, onde estes começam a influenciar com maiorintensidade na resistência à corrosão para o referido componente em estudo.

2.1. ALUMÍNIO E SUAS LIGAS

  Porém, com o aumento das possibilidades de utilizaçãodos componentes de alumínio, as exigências em qualidade também aumentaram, fazendo com que muitos parâmetros de qualidade fossem revisados e aperfeiçoados, entre eles, aqualidade do banho fundido que tem uma grande influência sobre as propriedades técnicas da peça fundida e, por isto, sobre a qualidade do produto final (FOSECO, 2000). Em seguida, este material é precipitado e transformado em hidrato de alumíniopara se tornar novamente um produto sólido, que é calcinado a uma temperatura de cerca de 1.000ºC e transformado na alumina metalúrgica (matéria-prima para a produção doalumínio) ou especial (usadas nas indústrias de cerâmicas e refratários especiais) (ALCOA, 2003; ALCAN, 2003).

2.1.4. Obtenção do Alumínio Secundário

  “A sucata é todo metal ou ligas inservíveis no estado em que se acha, por motivo de obsolência, ou comodecorrência do processo de produção, como: cavacos, rejeitos de controle de qualidade, restos de estamparia, de fundição (canais e montantes), ou ainda, borras, cinzas ouescórias” (BRADASCHIA, 1987). Formas Usuais de Fornecimento O alumínio pode ser fornecido na forma pura (metal primário e de alta pureza) ou misturado com elementos de ligas que concederão características próprias de resistência,dureza e outras propriedades, formando as ligas especiais de alumínio (ALCOA, 2003).

2.1.8. Classificação e Processamento do Alumínio

  As ligas de alumínio são divididas em dois grandes grupos e podem ser processadas de várias maneiras, dependendo da necessidade, da forma de fornecimento da matériaprima e das propriedades e acabamento desejados, podendo ser citado: A tabela 2.1 mostra o sistema de classificação de ligas de conformação mecânica conforme The Aluminum Association Inc., Associação dos Produtores Norte-Americanos. Como pode ser verificado, o alumínio é fornecido pelos seus elementos principais, porém, segundo as Tabelas 2.3 e 2.4, as ligas de alumínio primário podemconter algum residual de elementos, como é o caso da liga A356.2, utilizada nesta pesquisa que poderá ser fornecida, com os limites residuais máximos de 0,12% de Fe e de 0,03% deCu.

E.C

2.2. FUNDIđấO DO ALUMễNIO

técnicas usadas em fundição de alumínio, dependendo do tamanho, complexidade e quantidade do produto final desejado, produtividade, grau de automação, precisãodimensional, acabamento superficial (ALCOA, 2003). Entretanto o tipo de molde pode influenciar nas propriedades físicas do material resultante, como por exemplo, a taxa de extração de calor através do molde que determinaro tamanho final de grão e, portanto a característica de resistência mecânica da peça, por este e outros motivos, os processos de fundição são muitas vezes classificados de acordocom o tipo de molde utilizado, podendo ser classificados em quatro grupos básicos: areia verde (molde é descartável), molde permanente (molde é metálico, bipartido), injeção(molde é metálico, e o metal líquido entra sob pressão), cera perdida (molde e modelo são descartáveis) (MOLINARI, 1978; ALCOA, 2003; HATCH, 1994).

2.2.2. Características e Aplicações das Ligas de Alumínio para fundição

  A composição química das ligas de alumínio de uso comercial é de grande importância no desenvolvimento de um produto. a qual é indicada e aceita por vários autores (GENTIL, 1994; MOLINARI, 1978; TONOLLI, 1978; BURTON e al, 1964) pode-se as principais características de cada série como: As ligas Al-Cu possuem boa resistência mecânica e excelente usinabilidade, porém sua fundibilidade é pior que as ligas Al-Si.

2.2.3. Controle do Processo de Fundição do alumínio

  Não basta só controlar a composição química, deve-se também controlar a microestrutura, principalmente controlar o grau de oxidação e o nível de porosidade porhidrogênio nos lingotes. No controle do recebimento deve-se fazer análise para confirmação da composição e através da quebra do lingote verificar o grau de oxidação e nível deporosidade.

2.2.4. Cuidados no Processo de Fundição do Alumínio

  Porém, a maioria das fundições de alumínio nãoalcançam esta boa condição, e geralmente só é alcançada em fundições projetadas para uma produção contínua de ligas de alumínio de qualidade, especialmente as que são usadaspara aplicações específicas como chapa ou produção de estoque (CAMPBELL, 1994; CAMPBELL, 1995). Também podem ser utilizados, equipamentos projetados para determinação do volume de gás disperso no alumínio líquido, com a utilização do processode solidificação do corpo de prova do alumínio a vácuo que evidencia a eficiência do processo de desgaseificação ou purificação do metal.

3 As conseqüências causadas pelas impurezas acima citadas podem ter maior ou

  menor grau influência, dependendo da liga e da aplicação do fundido. Todavia, propriedades tais como forjabilidade, resistência mecânica, condutividade elétrica,resistência à corrosão, entre outras podem ser afetadas tanto pelas impurezas, bem como por diminutos teores de elementos tidos como elementos secundários em uma liga(GENTIL, 1994; GEMELLI, 2001; CAMPBELL, 1994).

2.3. CORROSÃO

  No caso dos polímeros, os mecanismos e as Quanto às considerações do emprego de materiais na construção de equipamentos ou instalações é necessário que estes resistam à ação do meio corrosivo, além de apresentarpropriedades mecânicas suficientes e características de fabricação adequadas. Algumas conseqüências da corrosão são desastrosas: como a corrosão em tubulações de derivados de petróleo quecausou vazamento do fluido transportado seguido de incêndio de grandes proporções como ocorrido em Cubatão no estado de São Paulo ou a explosão ocorrida em Guadalajara noMéxico, ambos na década de 90 e que ocasionaram a perda de mais de uma centena de vidas (CALLISTER, 2002).

2.3.2. Conceitos de Corrosão

  a) Processos de corrosão eletroquímica: são mais freqüentes na natureza e se caracterizam basicamente por: necessariamente ocorrerem na presença de água no estado líquido, em temperaturas abaixo do ponto de orvalho da água, sendo a grande maioria natemperatura ambiente e formam uma pilha ou célula de corrosão, com a circulação de elétrons na superfície metálica. Além dessas definições, existem outras formas de corrosão que são processos de deterioração de materiais que ocorrem durante a sua vida em serviço, que não seenquadram na definição de corrosão acima descrita.

2.3.3. Reações Eletroquímicas

  A transferência de elétrons de uma região anódica para uma regiãocatódica denomina-se pilha de corrosão eletroquímica e é constituída de quatro elementos fundamentais: (GENTIL, 1994; GEMELLI, 2001). O aparecimento das pilhas de corrosão é conseqüência de potenciais de eletrodos diferentes, em dois pontos da superfície metálica, com a devida diferença de potencialentre eles.

2.3.4. Mecanismos de Corrosão

  sempre que dois metais ou ligas metálicas diferentes são colocados em contato elétrico na presença de um eletrólito [GENTIL, 1994; GEMELLI, 2001; ABRACO, 2004]; concentração iônica do eletrólito ou devido a uma heterogeneidade de concentração de fases dissolvidos. Figura 2.5 - Forma esquemática da pilha Figura 2.6 - Forma esquemática da pilha de ação local em chapa de zinco impuro de ação local (ABRACO, 2004) (GEMELLI, 2001) Estes são denominados materiais formadores de película protetora, como por exemplo: o cromo, o alumínio, os aços inoxidáveis, titânio, dentre outros.

2.3.5. Meios Corrosivos

  Os meios corrosivos em corrosão eletroquímica são responsáveis pelo aparecimento do eletrólito. O eletrólito é uma solução eletricamente condutora constituída de águacontendo sais, ácidos ou bases (GENTIL, 1994, ABRACO, 2004).

2.3.6. Passivação

  A passivação faz com que em alguns metais e ligas normalmente ativos, sob condiçõesambientais específicas, perdem a sua reatividade química e se tornam extremamente inertes. A passivação pode ser descrita como a modificação do potencial de um eletrodo no sentido de menor atividade (mais catódico ou mais nobre) devido a formação de umapelícula de produto de corrosão.

2.3.7. Formas de Corrosão

  As formas segundo as quais a corrosão pode manifestar-se são definidasprincipalmente pela aparência da superfície corroída, sendo as principais formas: intensidade, geralmente com profundidade maior que o diâmetro e bordos angulosos. A corrosão por pite é freqüente em metais formadores de películasprotetoras, em geral passivas, que, sob a ação de certos agentes agressivos, são destruídas em pontos localizados, os quais tornam-se ativos, possibilitandocorrosão muito intensa; contorno dos grãos; A Figura 2.8 apresenta, de maneira esquemática algumas dessas formas de corrosão.

2.3.8. Corrosão sob Solicitações Mecânicas

  Trata-se de um tipo de corrosão que produz por efeito combinado de uma ação mecânica e de um meio corrosivo específico. Stack, (2002), ensaios feitos para o aço em contato com água do mar verificam que a velocidade relativa da superfície metal-eletrólito atua na taxa dedesgaste de três formas: para velocidades baixas há uma ação despolarizante intensa que se reduz à medida que a velocidade se aproxima de 8 m/s.

a) Corrosão-Erosão: Erosão de um material metálico é o desgaste mecânico provocado

  A cavitação, da mesma forma que a erosão, destrói aspelículas dos produtos de corrosão expondo o material a um novo desgaste corrosivo, além de provocar a deformação plástica com encruamento em face da incidência de ondas dechoque de alta pressão e, portanto a criação de áreas anódicas (ABRACO, 2004). O ataque difere da cavitação quanto à forma do desgaste, sendo no caso doimpingimento comum alvéolos sob a forma de ferradura e as bolhas causadoras são em geral de ar, enquanto que na cavitação são bolhas de vapor do produto (GENTIL, 1994,ABRACO, 2004).

2.3.9. Corrosão em Ligas de Alumínio

  (PAURBAIX, 1966)Dada a figura acima, observa-se que o Al encontra-se passivado apenas na faixa de pH entre 4 e 9, sendo estes limites dependentes da temperatura, da forma de óxido presentee da baixa dissolução do metal. Entretanto a perda de massa e modo de ataque sobre o material dá-se de formas diferentes.

2.3.9.1. Corrosão por Pites (Corrosão Localizada)

  É um tipo de corrosão muito característica dos materiais metálicos formadores de películas protetoras(passiváveis) e resulta, de modo geral, da atuação da ilha ativa-passiva nos pontos nos De forma geral, a morfologia dos pites mais freqüentes estão representados na Figura 2.10. Figura 2.11 – Mecanismo de corrosão por pite (GEMELLI, 2001) A formação de pites de corrosão, muitas vezes, se da pela presença de impurezas ou microssegregações na superfície metálica que é responsável pela formação local de óxidosmenos resistentes durante a passivação.

2.3.9.2. Corrosão Intergranular e (ou) Intragranular

  Deste modo, mesmo que a alteração na composição química não sejasuficiente para eliminar totalmente a capacidade de formação da camada passiva, verifica- se que existe uma corrente de corrosão devido à diferença de potencial ocasionada pelascaracterísticas diferentes dos materiais (no interior e no contorno do grão) (GENTIL, 1994; GEMELLI, 2001; ABRACO, 2004). A seguir são apresentados alguns exemplos de casos de corrosão intergranular de ligas de alumínio, mas este tipo de corrosão pode estar presente em outros grupos de A maioria das ligas de alumínio sofrem algum tipo de tratamento térmico, usualmente de precipitação (envelhecimento).

2.4. ENSAIOS DE CORROSÃO

  A corrosão de materiais metálicos é influenciada por diversos fatores que modificam o ataque químico ou eletroquímico, não existindo um método único de ensaio de corrosão esim uma grande variedade de ensaios. Contudo, a fim de se verificar a ação dos fatores aceleradores e retardadores do processo, a obtenção dos resultados geralmente demandalongo período de tempo e as condições de ataque são varáveis e, às vezes, não controláveis.

2.4.2. Avaliação dos Ensaios de Corrosão

Através dos corpos de prova utilizados nos ensaios de corrosão, é possível se ter uma medida da extensão do ataque através de uma avaliação quantitativa medianteaplicações de métodos tais como (MAIA, 1998): (profundidade do ataque corrosivo), tipo de corrosão (intergranular, intragranular, profundidade de pites e espessura da camada de recobrimento); 2 determinada pela perda de massa, T é o tempo de exposição, A é a área em Cm e

2 D é a densidade em g/cm ;

  A combinação dos efeitos em meio aquoso é um dos maiores problemas na indústria de óleo e de gás, na fabricação de bombas e turbinas, noprocessamento de materiais como na produção de alumina e indústrias de papel entre outras. Em virtude das inúmeras possibilidades de origem para este problema específico, tomou-se como primeiroparâmetro de avaliação, a caracterização de um processo de fundição e a utilização de uma liga de alumínio que reunisse as melhores características para a aplicação.

3.2. Metodologia Experimental

A metodologia utilizada na presente pesquisa tem por objetivo fazer um levantamento detalhado de um problema de corrosão em peças e possibilitar avaliarmatérias primas através de um “procedimento experimental” que, encontra-se dividido da seguinte forma: busca e registro de informações, avaliação de matérias primas e avaliaçãoda influência dos elementos considerados residuais (Cu e Zn).

3.2.1. Abordagem Inicial - Busca e Registro de Informações

  Neste levantamento também foramestudadas as especificações e o recebimento da matéria prima, em seguida foram avaliadas as práticas realizadas pela indústria como, relatórios de acompanhamento do produto emserviço, casos de rotores corroídos em aplicações e relatórios de consultoria fornecidos por empresas especializadas na caracterização de ligas de alumínio. Dentre as inúmeras variáveis que a) Verificação da forma de corrosão: Esta etapa teve como objetivo comparar de forma visual, rotores fundidos na indústria, com percentuais elevados de Cobre e de Zinco, com o objetivo de evidenciar problemas enfrentados pela indústria no caso destas peças.

3.2.2. Avaliação de Matérias Primas

  Com base no levantamento do problema foi elaborado um programa experimental no qual a única variável foi à composição química da liga, tomando–se como padrões decomparação às ligas comerciais A356 e 356 com baixos teores de elementos residuais, conforme mostra a tabela 3.1. Avaliação da Influência dos Elementos Residuais (Cu e Zn) – Ensaios de Laboratório Esta etapa teve como objetivo determinar os teores mínimos de impurezas (Cu, Zn e Cu+Zn combinados) a partir dos quais ocorre corrosão severa na liga estudada.

3.3. Programação das Corridas Experimentais

  0,001 Outros cada 0.05% máx 0,001 - Outros totais Pb+Sn+Cr+Ca=0,15%máx 0,001 - Alumínio Balanço Balanço Balanço No programa de corridas experimentais, em todas as corridas realizadas foram fundidas 08 amostras (corpos de prova) conforme Figura 3.1 que foram utilizadas paradeterminação da composição química, efetuar os ensaios de corrosão, metalografias e mantidas também como amostras de controle. Identificação Si Fe Cu Mn Mg Cr Ni Zn Ti Pb A356 6,42 0,16 <0,01 <0,01 0,20 <0,01 <0,01 <0,01 0,026 0,005356 6,43 0,35 0,07 0,31 0,21 0,01 0,02 0,05 0,05 0,02 A6 6,42 1,0 <0,01 <0,01 0,20 <0,01 <0,01 <0,01 0,026 0,005 Sucata 6,95 0,38 0,17 0,26 0,16 0,02 0,02 0,08 0,02 0,02 Tabela 3.3 - Programa para a série com adição de Cobre e de Zinco na liga base A356.1.

3.4. Corridas Experimentais

  As corridas experimentais foram realizadas em forno a indução sob condições de rígido controle dos parâmetros de processamento de modo a assegurar que a única variávelexperimental fosse a composição química da liga base. As composições químicas das diferentes amostras experimentais foram determinadas via espectroscopia de emissão ótica.

3.4.1. Descrição das Corridas Experimentais

  Para homogeneização dos elementos adicionados (Cu e Zn) a carga permaneceu 25±10 minutos em temperaturas da ordem de 780ºC ±10ºC e parahomoneização do elemento Fe (somente uma corrida para 1% Fe) a carga permaneceu 2 horas na temperatura de 800 ºC±10ºC, sendo a carga protegida da absorção de gasesatravés de uma cobertura com fluxo escorificante. Figura 3.2 – Bobina do forno à indução e cadinho utilizado Após a fundição dos corpos de prova, estes foram preparados seguindo um critério de usinagem padronizado, possibilitando manter um acabamento superficial semelhante e amesma área usinada em todos os corpos de prova, de modo a possibilitar uma comparação entre os danos causados na superfície usinada e na superfície bruta de fundição.

3.4.2. Equipamentos

3.4.3. Materiais de Consumo

Foram utilizadas as infraestruturas dos Laboratórios de Fundição, Usinagem eCaracterização de Materiais do Departamento de Engenharia Mecânica do Centro deCiências Tecnológicas, destacando-se os seguintes equipamentos:

3.5. Caracterização e Avaliação dos Resultados

  Análise Metalográfica Após o ensaio ASTM G110-92 foi possível obter uma medida da extensão da corrosão através da avaliação da profundidade de corrosão observada usando as técnicas demicroscopia ótica. Análise Química A composição química das amostras foi verificada em várias etapas destaDissertação e foi caracterizada via Espectrômetro de Emissão Ótica, referindo-se sempre à média de três queimas por amostra.

3.5.3. Ensaios de Corrosão

  1º) Simulação de ensaios de campo: Neste ensaio foram efetuadas algumas simulações em conjunto com a indústria, parceira nesta pesquisa, em ambientes considerados normais para a aplicação, bem como foram simuladas algumas variáveis que podem interferir nosresultados, como o acabamento de superfície (limpeza, óleos de corte, produtos temporariamente protetores). Ele é também indicado para avaliações durante o desenvolvimento de ligas e para a avaliação da produção, onde pode servir como teste de controle dequalidade para lotes sucessivos de algum material.

2 Cm da superfície do corpo de prova. Após a exposição, cada amostra foi lavada com água deionizada e secadas

b) Análise superficial: A análise superficial foi realizada na forma de observações com pequenos aumentos, sendo possível, após o ensaio ASTM G-110-92, registrar aaparência da superfície das amostras (produtos da corrosão) e distinguir áreas de ataque de corrosão uniformes ou localizados. c) Remoção dos produtos de corrosão: Após a aplicação do ensaio ASTM G110-92, foram aplicados os procedimentos sugeridos pela Norma ASTM G1-90 para a remoçãodos produtos de corrosão, bem como para a avaliação dos danos provocados pela corrosão, com ênfase nos procedimentos de avaliação da perda de massa por corrosão 3 4 CrO diluídos em 1000 ml de água deionizada] na temperatura de 90ºC por 10 minutos.

3 Imediatamente após este procedimento, as amostras foram lavadas com água

  deionizada, colocadas no agitador ultra-sônico por um período de 10 minutos, e em seguida as amostras foram lavadas com álcool e secadas com secador. d) Medição da perda de massa: A perda em massa foi determinada usando a diferença entre as massas dos corpos de prova antes e após a realização dos ensaios de corrosão(ASTM G110-92) e remoção dos produtos de corrosão (ASTM G1-90).

3.5.4. Condições do Ensaio ASTM G110-92

  A figura 3.4 apresenta a seqüência desta etapa: Figura 3.4(a) - Amostras durante o ataque na Figura 3.4(b) - Amostras após o ataque na solução de limpeza solução de limpeza Figura 3.4(c) - Amostras 20 minutos após Figura 3.4(d) – Ampliação da amostra da serem imersas na solução de ataque. Figura 3.4(e) - Aparência das amostras no final do período de 10 horas na solução de ataque de corrosão segundo a Norma ASTM G110-92.

3.5.5. Análise da Profundidade do Ataque de Corrosão

  Após o ensaio ASTM G-110-92, foram preparadas seções das amostras para metalografia, cortando as amostras com aproximadamente 20mm de comprimento, nasessão da espessura da “bolacha” (item 3.4.1), para avaliar a profundidade da corrosão, que é o resultado do ensaio. A quantificação da corrosão poderia ser feita de várias formas, mas no uso da análise de imagem computacional duas das mais eficazes maneiras seriam: medição da Com a flexibilização deste sistema para nossas necessidades, foi possível efetuar a profundidade do ataque de corrosão.

3.5.6. Avaliação Superficial Após o Ensaios de Corrosão

  Introdução Os resultados da presente pesquisa de Mestrado serão apresentados da seguinte forma: a) Levantamento e caracterização do problema; b) Avaliação de matérias primas; c) Avaliação em laboratório sobre a influência dos elementos residuais (Cu, Zn). Primeira Etapa - Levantamento e Caracterização do Problema Esta etapa teve como objetivo, obter informações que permitissem uma análise concreta do problema de corrosão em rotores de motobombas fundidos em alumínio.

4.2.1. Abordagem Inicial do Problema

  Concluindo-se que o material Quanto ao processo de fundição utilizado nas indústrias Schneider S/A., trata-se de uma fundição típica para peças de alumínio fundidas em moldes de areia, sendo a fusãofeita em forno a cadinho com queimadores a óleo, enquanto que o controle de qualidade do processo e de recebimento de matéria prima, seguem Normas internas bem definidas. (b) Observação com maior aumento(c) Observação com maior aumento - corrosão nos contornos dos grãos da solução sólida ricaem alumínio (d) Observação com maior aumento - corrosãonos contornos dos grãos da solução sólida rica em alumínio Figura 4.1 – Metalografias obtidas via MO de uma amostra de rotor de motobomba corroído em serviço.

4.2.2. Ensaios de Campo Realizados na Indústria

  Podendo ser sugerido que a amostra da figura 4.3(a) apresenta processo de corrosão generalizada em um estágio bastante avançado, sendo este fenômenotípico de corrosão em componentes submetidos a aplicações de motobombas em condições críticas onde os processos interativos de corrosão-erosão atuam de maneira simultâneacomo visto na revisão bibliográfica. A figura 4.3(b) (de acordo com o item 2.3.9), mostra grande quantidade de pontos com produtos de corrosão (pites), e também apresentoumuitas áreas sem ataque de corrosão (áreas passivadas), sendo este tipo de corrosão típico de materiais formadores de película protetora (passiváveis) na presença de íons agressivos.

4.2.3. Considerações Sobre a Primeira Etapa

  De acordo com a revisão bibliográfica (Capítulo 3) e das inúmeras variáveis acima descritas (item 4.2), as quais deveriam ser avaliadas separadamente, definindo-se critériosrígidos de controle para cada tipo de ensaio específico, optou-se como primeiro parâmetro de avaliação elaborar um processo de fundição e usar um ensaio de corrosão padronizado. Isto permite eliminar possíveis variações nas amostragens como: defeitos de fundição, processamento e meio de ataque, possibilitando com isto, avaliar ligas de alumínio quereúnam as melhores características para este tipo de aplicação e a influência e da composição química na resistência à corrosão.

4.3. Segunda Etapa - Avaliação de Matérias Primas

  A segunda etapa teve por objetivo, avaliar ligas da família 356 e verificar se a liga selecionada para solucionar o problema de corrosão em questão (liga A356), possuía boaresistência à corrosão, substituindo a liga 356. Os resultados do ensaio de corrosão de acordo com a norma ASTM G110-92 podem ser medidos em termos da perda em massasofrida pelos corpos de prova em função do ensaio e serão apresentados na forma de tabelas e gráficos para os resultados obtidos nas diferentes ligas testadas.

4.3.1. Microestrutura das Ligas Avaliadas

  (a) – Micrografia de amostras da liga A356, sem (b) - Micrografia de amostras da liga A356, com ataque HF 5%. (a) – Micrografia de amostras da liga 356, sem (b) - Micrografia de amostras da liga 356, com ataque HF 5%.

4.3.2. Perda em Massa para as Ligas Avaliadas

  Tabela 4.3 - Valores de perda em massa para as ligas da família 356 e as variações nos teores de residuais de (Cu, Zn e Fe). Segundo a tabela 4.3, pode-se verificar que o percentual de 1% Fe não influenciou a resistência à corrosão na liga base A356, indicando que o elemento Fe nãoinfluenciou na resistência à corrosão na presente liga e não será mais avaliado na presente pesquisa.

4.3.3. Profundidade do Ataque de Corrosão ASTM G110-92 para as Ligas Avaliadas

  Estas observações permitem afirmar que oacabamento superficial da amostra tem uma influência significativa na ocorrência de corrosão intergranular em ligas de Alumínio de fundição e que o processo de fundiçãotambém pode atuar no sentido de aumentar ou reduzir a suscetibilidade à corrosão em função da obtenção de superfícies com melhores ou piores acabamentos superficiais. Destaca-se aqui que para esta liga (356) é possível perceber que na face bruta de fusão, a camada de óxido formada durante o processo de solidificação não possui umagrande diferença quanto à resistência à corrosão com relação à superfície usinada, como ocorrido para a amostra da liga A356.

50 Profundidade Máxima (µ

  Porém, se para o presente método fosse utilizado um maior número de imagens Tabela 4.6 - Valores obtidos por MO permitindo a medição da profundidade de penetração da corrosão para as amostras estudadas da liga A356. 1 Esta segunda etapa mostrou que o processo de corrosão tem relação direta com a composição química dos elementos residuais e que os defeitos de fundição e o acabamentosuperficial podem afetar a resistência à corrosão.

4.3.4. Considerações Sobre a Segunda Etapa

  Porém pode-se verificar que tanto o ensaio de perda em massa (tabela 4.3) para as amostras obtidas com as três ligas (A356.1, 356.1 e 356.0 e A356.1 + 0,77% Fe ), como oensaio de profundidade do ataque de corrosão, indicam uma menor resistência à corrosão das amostras obtidas com a liga 356 (liga com maior percentual de elementos residuais). A avaliação da primeira e da segunda etapa possibilitou verificar que o processo de corrosão provavelmente não tinha uma relação direta com os processos de fundição e deprocessamento, mas sim com as composições químicas das ligas, indicando que as ligas poderiam não atender aos requisitos desta aplicação.

4.4. Terceira Etapa - Influência dos Elementos (Cu, Zn) na Resistência à Corrosão

  A terceira etapa constitui-se em fundir corpos de prova em um “Programa de Experiências” utilizando como referência a liga base A356 (SAE 336). O objetivo das seguintes séries de experimentos foi investigar os efeitos individuais e combinados dos elementos cobre e zinco sobre a intensidade da corrosão nas ligas dafamília 356.

4.4.1. Influência dos Elementos Cobre e Zinco de Forma Combinada

  Nº da medida 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Média Desvio Padrão Profundidade para349 358 383 210 562 302 404 491 447 390 104 Superfície Usinada (µm) Profundidade para 151 250 327 247 615 330 299 269 318 312 127Superfície Bruta (µm) Seguem abaixo as metalografias ilustrando a forma da superfície usinada das amostras e a evolução da corrosão intergranular após o ataque de corrosão ASTM G110-92das amostras A4b. Figura 4.22(a) Figura 4.22(b) Figura 4.22(c) Figura 4.22 – Aspecto do ataque corrosivo na amostra A4b (0,18Cu + 0,33Zn) Seguem abaixo as metalografias ilustrando a forma da superfície usinada das amostras e a evolução da corrosão intergranular após o ataque de corrosão ASTM G110-92das amostras A5b.

4.4.2. Influência do Elemento Cobre

  Os valores apresentados na tabela 4.11 e a análise da figura 4.24 mostram que para acréscimos nos teores de Cu ocorreu um comportamento muito semelhante aocomportamento apresentado para incrementos combinados de Cu e Zn, ou seja, um crescimento significativo na perda em massa para pequenos incrementos nos teores de Cuadicionados à liga base. Nº da medida 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Média Desvio Padrão Profundidade para 10 10 91 15 80 129 44 10 45 48 43 Superfície Usinada (µm)Profundidade para 191 62 61 180 69 108 8 167 98 105 63 Superfície Bruta (µm) Tabela 4.13 - Valores obtidos por microscopia ótica permitindo a medição da profundidade de penetração da corrosão para a amostra para a amostra A5c estudada.

4.4.3. Influência do Elemento Zinco

  Os resultados apresentados na Tabela 4.14 e possibilitam a análise da influência do percentual do elemento Zinco sobre a perda em massa dos corpos de prova. O gráfico da figura 25 mostra a variação na perda em massa para a liga base em função de aumentos nos teores de Zn adicionado.

4.4.4. Considerações Sobre a Terceira Etapa

  Este resultado confirma a hipótese inicial de que a liga utilizada anteriormente para a produção de peça em questão, a liga 356.1 com aproximadamente 0,07% em cobre,apresentava uma alta suscetibilidade à corrosão, e que no caso específico desta peça a utilização de liga A356 de torna obrigatória para reduzir a ocorrência deste tipo decorrosão. A figura 4.26 ajuda ilustrar as afirmações acima citadas, e os limites admissíveis de Cu em peso na liga “AA” A356.1 e “AA” 356.1, segundo o sistema dedesignação de ligas de alumínio Aluminnum Association “AA”, tomado como referência para esta pesquisa de mestrado.

4.5. Avaliações da Superfície Após os Ensaios Normalizados ASTM

  Este aspecto de superfície ilustra a formaseca dos produtos de corrosão, antes da remoção dos produtos de corrosão, logo após o período de 10 horas imersas na solução de ataque ASTM G110-92. Apostila Ligas de Alumínio para a Fundição e Influência dos elementos de Liga e Impurezas.

A9-Z4

<0,01 0,29269 0,297690,23 A9-Z5 <0,01 0,29269 0,29769 0,21 A9-Z6 <0,01 0,29269 0,29769 0,28A9-Z7 <0,01 0,29269 0,29769 0,26 A10-Z1 <0,01 0,62478 0,62981 0,35

A10-Z2

<0,01 0,62478 0,629810,38 A10-Z3 <0,01 0,62478 0,62981 0,43 A10-Z4 <0,01 0,62478 0,62981 0,38A10-Z5 <0,01 0,62478 0,62981 0,37 A10-Z6 <0,01 0,62478 0,62981 0,39A10-Z7 <0,01 0,62478 0,62981 0,31 A10-Z8 <0,01 0,62478 0,629810,43 A11-Z1 <0,01 0,89101 0,8989 0,42 A11-Z2 <0,01 0,89101 0,8989 0,48A11-Z3 <0,01 0,89101 0,8989 0,41 A11-Z4 <0,01 0,89101 0,8989 0,55

A11-Z5

<0,01 0,89101 0,89890,45 A11-Z6 <0,01 0,89101 0,8989 0,57 A11-Z7 <0,01 0,89101 0,8989 0,51

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