Estudo da evolução da camada de pátina em chapas de aços patináveis ASTMA242 e obras de arte expostas à atmosfera de São Paulo. - Travassos, Sandra de Jesus Barradas (2020)
A corrosão atmosférica é um dos problemas mais recorrentes que provoca a deterioração dos metais. Entretanto, ainda hoje, não é plenamente compreendida devido à complexidade das variáveis que determinam sua evolução. Isso tem levado à proposição de diferentes modelos para explicar seu desenvolvimento. Em 1933, o aço patinável (WS) foi desenvolvido nos Estados Unidos com a marca comercial COR-TEN® . É um aço de alta resistência e baixa liga que alia alta resistência mecânica e à corrosão atmosférica. Esse aço, quando exposto a ciclos de molhamento e secagem, desenvolve uma ferrugem protetora com composição química complexa, denominada pátina. Entretanto, são necessários vários anos para esta camada protetora se desenvolver. Neste trabalho, foi investigado o desenvolvimento da pátina WS desde o estágio inicial até sua estabilização na atmosfera da cidade de São Paulo. Foi também estudada a influência sazonal dos parâmetros climáticos e da concentração de poluentes na atmosfera no desenvolvimento da pátina em estágios iniciais de formação, considerando as quatros estações do ano de 2017. A resistência à corrosão do WS com as diferentes camadas de pátina foi investigada por medidas de potencial de circuito aberto (OCP) e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS). Microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia no infravermelho, voltametria de micropartículas, difração de raios X, espectroscopia Raman e avaliação de espessuras pelo método de indução magnética foram utilizadas para caracterizar a morfologia, estrutura e composição das pátinas. As técnicas de caracterização também foram utilizadas para avaliar as características de pátinas formadas em esculturas WS expostas na cidade Universitária da USP. Os resultados dos ensaios sazonais mostraram que, embora as composições das pátinas sejam independentes do período de exposição, suas espessuras e a resistência à corrosão do WS dependem fortemente das condições climáticas. Excessos de chuva no verão, bem como os poluentes no inverno, provaram ser deletérios, levando ao desenvolvimento de pátinas mais porosas e não protetoras. Para exposições mais longas, verificou-se que o espessamento da pátina seguiu uma lei bilogarítmica com duas inclinações, sendo mais acentuada para períodos curtos de exposição, caracterizando maior taxa de corrosão. Para exposição de longo prazo, determinou-se baixa taxa de espessamento (< 2 µm.ano-1), sugerindo estabilização da pátina, o que pode ser atribuído ao aumento no teor de goethita, conforme e indicado pelo índice de habilidade protetora (PAI) para a escultura de 24 anos. As medidas de OCP mostraram aumento do potencial com o tempo de exposição, e uma forte correlação com os resultados de EIS. Assim, quanto mais nobre o OCP maior o módulo de impedância. O ajuste dos diagramas com circuito elétrico equivalente (CEE) indicou que o WS protegido com a pátina se comporta como eletrodo poroso com poros rasos (modelo de De Levie), e mostrou, contrariamente ao proposto na literatura, que a camada espessa e porosa de pátina não é detectada pelos ensaios. A partir do ajuste dos diagramas de EIS, o modelo físico para a camada de pátina permite propor que, após longos períodos de exposição, a estabilização da pátina é independente das condições climáticas predominantes nos períodos iniciais de exposição.