Explicação sobre a corrosão do cobre – 3DCAD.news

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O cobre é um metal amplamente utilizado que possui uma combinação exclusiva de propriedades, como maleabilidade, ductilidade e condutividade. Como qualquer outro metal, ele passa por um processo de decomposição ou oxidação que envolve mudanças físicas e químicas.

Agora, vamos nos aprofundar na corrosão do cobre.

O cobre enferruja ou corrói?

A corrosão é um processo natural que ocorre quando os metais reagem com a atmosfera, produtos químicos ou outras condições específicas. Essa transformação leva a uma aparência diferente, juntamente com mudanças nas propriedades mecânicas do metal e uma integridade estrutural mais fraca. O cobre forma uma camada de óxido cuproso marrom-avermelhado durante sua reação eletroquímica com o ambiente.

A ferrugem se forma quando as ligas metálicas que contêm ferro passam pelo processo de oxidação. Entretanto, o cobre é um metal não ferroso, o que significa que não contém ferro. O teor de ferro é um pré-requisito para a formação de ferrugem, o cobre certamente não enferruja, ele corrói ou oxida pois as moléculas de oxigênio pousam em sua superfície e se combinam com os átomos de cobre para formar o óxido de cobre.

Ao contrário do óxido de ferro, o óxido de cobre não se desintegra com o tempo. Ele forma uma película protetora na superfície do cobre que se torna gradualmente mais espessa até se transformar em carbonato de cobre. Essa nova camada de material, chamada pátina, serve como um escudo que preserva o cobre intocado em seu interior. Além disso, a pátina danificada se regenera sozinha.

A corrosão do cobre é um processo lento, especialmente em ambientes não poluídos. Portanto, leva meses ou até anos para que as superfícies fiquem manchadas e gradualmente se tornem marrom-escuras ou pretas e, por fim, adquiram uma cor azul-esverdeada distinta.

A formação da pátina pode ser forçadapois, para algumas aplicações, uma aparência específica é frequentemente desejada, mas ninguém tem tempo para esperar que o cobre atinja essa aparência naturalmente. Isso é conseguido tratando as superfícies de cobre com vários produtos químicos ou agentes corrosivos, como nitrato férrico, tiossulfato de sódio e potassa sulfurada. Com o uso de diferentes métodos e a exposição do cobre a diferentes temperaturas e níveis de umidade, é possível obter várias tonalidades e cores.

Algumas aplicações do cobre são mais eficientes quando a pátina é totalmente removida e o cobre está em sua forma mais limpa. Um exemplo disso seriam os fios de cobre, que apresentam seu estado mais condutor de eletricidade sem a pátina. O revestimento de cera, o polimento e as soluções selarão o cobre contra agentes corrosivosevitando que ele oxide e manche.

Condições que contribuem para a corrosão do cobre

Há condições específicas que promovem ou aceleram a corrosão do cobre. Essas condições incluem:

• A exposição a condições ambientais que contêm água salgada, calor ou compostos ácidos deteriora a superfície do cobre.
• As correntes diretas ou alternadas induzidas que fluem nos solos aceleram a taxa de corrosão dos tubos de cobre subterrâneos.
• A corrosão galvânica ocorre quando metais diferentes estão em contato com o cobre. Um exemplo disso é um tubo de cobre em contato com um tubo de aço, em que as diferenças de condutividade elétrica promovem a corrosão. A maneira mais fácil de evitar que a ação galvânica ocorra é isolar o cobre de outros metais.
• Solos anormalmente agressivos podem facilitar a corrosão do cobre quando há altas concentrações de cloreto, sulfato, compostos de amônia e umidade.
• O contato com grandes quantidades de ácido orgânico e inorgânico deteriora a superfície metálica do cobre, removendo a película protetora.
• A fadiga por corrosão pode ocorrer devido ao estresse constante aplicado aos metais dúcteis de cobre. A alta velocidade e o fluxo turbulento de água dentro dos tubos de cobre podem gerar erosão e corrosão localizadas. A contração e a expansão periódicas dos tubos de cobre induzem à tensão que promove a fadiga.
• Níveis elevados de átomos de oxigênio presentes no ambiente corroem a superfície do metal por meio de oxidação acelerada.

Exemplo de corrosão do cobre – Estátua da Liberdade NYC

Um ótimo exemplo de corrosão do cobre pode ser visto na Estátua da Liberdade em Nova York. Erguida em 1886, a estátua era originalmente marrom brilhante, mas foram necessários cerca de 10 anos de exposição ao ambiente natural da água em Nova York para que sua cor se transformasse em uma pátina verde-azulada. Mais 15 anos depois, a pátina estava totalmente desenvolvida.

Houve até políticos que sugeriram que a estátua fosse pintada de marrom brilhante novamente, mas, felizmente, o público em geral não gostou nem um pouco desse plano. Hoje, o visual azul-esverdeado é amado por todos. Alguns argumentaram que a estátua deveria ser polida a cada 50 anos, para que todas as gerações pudessem reviver a mancha gradual e a mudança de cores. No entanto, essa ideia não é prática. Como a estátua tem apenas cerca de 2,4 milímetros de espessurao senhor pode estar certo de que, após alguns ciclos, ela acabaria ficando muito fina e logo não restaria mais nenhuma estátua.

A corrosão afetou o projeto original da estátua, que tinha uma combinação de uma estrutura esquelética de ferro com uma pele de cobre. Ocorreu corrosão galvânica entre os dois elementos, com a água da chuva atuando como eletrólito. A estrutura de ferro foi revestida com uma camada de zinco, enquanto as partes corroídas foram substituídas por aço inoxidável.

A restauração principal exigiu 8.000 pés quadrados de chapas de cobre para substituir peças, como o telhado e a tocha, enquanto a chama da tocha foi substituída por cobre sólido e folha de ouro. A tocha de substituição foi pré-patinizada para combinar com o restante da estátua antes de ser montada em 1986. A pátina artificial se desgastou em poucos anos, expondo o cobre embotado. Foram necessários mais de vinte anos para que o cobre marrom opaco desenvolvesse sua própria pátina.

Os efeitos da corrosão nas ligas de cobre

O cobre é comumente combinado com outros metais, pois é um elemento metálico extremamente maleável e dúctil. As ligas comuns de cobre incluem o bronze (88% de cobre, 12% de estanho) e o latão (66% de cobre, 34% de zinco com alguns traços de ferro e chumbo).

As ligas de cobre são diferentes do cobre puro e se corroem de forma diferente da corroída pelo cobre puro. Uma liga de cobre pode ficar com uma cor diferente da verde à medida que sofre corrosão. Por exemplo, o latão adquire uma cor marrom dourada, enquanto o bronze pode ficar verde-limão ou marrom escuro.

O comportamento de corrosão entre as ligas de cobre varia de acordo com suas propriedades físicas e químicas, ambiente, estresse e outros fatores.

As ligas de cobre demonstram excepcional resistência à corrosão em condições específicas. Aqui estão alguns exemplos:

• Latão-alumínio é altamente resistente à corrosão por impacto da água salgada de alta velocidade.
• Bronze de alumínio é resistente a ataques químicos de soluções de sulfito.
• Cobre-silício ligas oferecem resistência substancial contra rachaduras por corrosão sob tensão em comparação com o latão.
• Níquel-prata oferecem excelente proteção contra a corrosão causada pela exposição à água doce e à água salgada.

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