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Galvanização

Todos os anos a sociedade sofre um enorme prejuízo econômico e ambiental devido às corrosões dos metais, em especial do aço. Estudos mostram que só nos Estados Unidos o gasto anual para cobrir os prejuízos causados pela corrosão é de 80 bilhões de dólares.

A corrosão é a oxidação do metal por agentes naturais, principalmente o oxigênio e a água. Ela traz prejuízos econômicos porque a vida útil dos objetos metálicos, tais como tubulações, estruturas de construções, edifícios, pontes, viadutos, instalações industriais, máquinas, entre outros, reduz-se drasticamente, sendo necessário produzir mais desses metais.

Esse fenômeno também coloca em risco a vida das pessoas, pois a corrosão de equipamentos importantes pode levar a acidentes e contaminações.

Além disso, traz prejuízos para o meio ambiente, pois o processo de produção do aço envolve a exploração de minérios e grandes gastos de energia para reduzir os óxidos de ferro nos fornos siderúrgicos.

Todos os anos inúmeros objetos metálicos tornam-se sucata devido à corrosão

Assim, para minimizar esses prejuízos, procura-se realizar a proteção dos metais para evitar sua corrosão. No caso do aço, uma das técnicas utilizadas é a galvanização. Nesse processo, o aço é revestido de zinco e representa uma proteção catódica. Esse revestimento pode se dar de duas formas: mergulhando-se a peça no zinco fundido, como é mostrado na ilustração logo mais abaixo, ou por eletrodeposição do metal. Esse último processo é bem explicado no texto Galvanoplastia. Nesse texto é mostrado que por meio de um processo de eletrólise é possível revestir um metal colocado no cátodo com outro metal mais nobre, que pode ser colocado no ânodo ou na solução aquosa. Assim, quando esse processo é feito usando o zinco para revestir a peça metálica, a galvanoplastia se torna uma galvanização.

Eletrodeposição metálica de zinco (galvanização)

Para entender o princípio de funcionamento da galvanização, vejamos primeiro o que faz o aço enferrujar.

O aço é uma liga metálica composta em sua maioria de ferro (composição do aço = Fe (≈98,5%), C (0,5 a 1,7%), Si, S e O (traços)). O ferro tem menor potencial de redução do que o oxigênio e, portanto, ele sofre oxidação:

Fe (s) →  Fe2+ + 2e-

Acontecem várias reações de redução, dependendo das condições, mas as principais que levam à formação da ferrugem são as da água e do oxigênio:

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O2 + 2 H2O + 4 e- → 4 OH-

Como já dito, o oxigênio tem maior potencial de redução que o ferro, portanto, ele irá ser o cátodo e o ferro, o ânodo:

Ânodo:                2 Fe (s) →  2Fe2+ + 4e-
Cátodo:             O2 + 2 H2O + 4e- → 4 OH-____
Reação global: 2 Fe + O2 + 2 H2O → 2 Fe (OH)2

Posteriormente, o hidróxido de ferro (II), Fe (OH)2, é oxidado a hidróxido de ferro (III), Fe (OH)3, devido àpresença do oxigênio:

4 Fe (OH)2 + O2 + 2 H2O → 4 Fe (OH)3

Esse hidróxido pode perder água e se transformar no óxido de ferro (III) mono-hidratado, que possui cor castanho-avermelhada, ou seja, é a ferrugem:

2 Fe (OH)3 Fe2O3 . H2O + 2 H2O

A ferrugem se solta facilmente e isso acelera o processo de corrosão, porque a superfície metálica fica em contato com o oxigênio do ar.

Assim, no caso da galvanização, o zinco metálico do qual o aço é revestido é melhor agente redutor do que o ferro, pois enquanto o seu potencial de redução é igual a – 0,76 V, o do ferro é igual a -0,44 V. Veja que o potencial de redução do zinco é menor, em consequência, o seu potencial de oxidação é maior e é ele que vai oxidar, e não o ferro.

Dessa forma, o zinco atua como um metal de sacrifício, pois ele irá oxidar no lugar do ferro, mantendo a estrutura metálica intacta.

Além disso, a corrosão do zinco é mais lenta do que a do ferro, isso porque na medida em que ele vai sendo corroído, vai se formando uma película de Zn(OH)2, que ao contrário da ferrugem, não se solta facilmente do metal, pois ela é bem aderente e praticamente insolúvel em água.

Mas, e se o objeto for riscado, deixando o ferro em contato com o ar?Não há preocupação, porque apesar do ferro se oxidar, o zinco também se oxida e os íons Fe2+ que foram formados na oxidação são reduzidos a ferro metálico (Fe). Além disso, a película de Zn(OH)2 se deposita sobre o ferro exposto e a peça fica novamente protegida.

Estrutura metálica de trem não galvanizada, na Bolívia, toda comprometida em decorrência da corrosão

Estrutura metálica de trem não galvanizada, na Bolívia, toda comprometida em decorrência da corrosão

Por: Jennifer Rocha Vargas Fogaça