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Evaluation of corrosion resistance of steel sheets for automotive industry with the use of the spotface technique/Avaliacao da resistencia a corrosao de chapas de aco destinadas a industria automobilistica com o uso da tecnica spotface.

1 INTRODUCAO

A melhoria das propriedades de resistencia a corrosao das chapas de aco carbono zincadas depende do entendimento dos mecanismos de corrosao dos produtos revestidos e tambem do seu controle. Porem, essa melhoria so podera ser quantificada, se for monitorada por metodos confiaveis de avaliacao da resistencia a corrosao. Na maioria das vezes, deseja-se saber se um novo material apresenta melhor desempenho contra a corrosao do que algum material ja conhecido, ou seja, a avaliacao da resistencia a corrosao e puramente comparativa.

A corrosao das chapas de aco zincadas e pintadas ocorre no substrato e sob o filme do revestimento organico (tinta), e se processa em dois estagios, denominados incubacao e propagacao. (1) Durante o estagio de incubacao, nenhuma deterioracao ocorre na pintura, ficando o efeito da corrosao confinado a regiao defeituosa, ou seja, em alguma regiao do substrato exposta por dano a atmosfera corrosiva, onde o zinco se comporta como anodo protegendo o substrato. A transicao do estagio de incubacao para a propagacao, em ambientes atmosfericos, e acompanhada do aparecimento do produto de corrosao do ferro, "ferrugem vermelha". Durante o estagio de propagacao, ocorre corrosao galvanica entre o zinco, que funciona como anodo, e a ferrugem vermelha, que funciona como catodo. O produto da corrosao do zinco possui volume especifico maior que os metais puros, provocando danos mecanicos a pintura. A resistencia a corrosao das chapas de aco carbono zincadas e pintadas esta associada a velocidade de propagacao da corrosao sob o filme do revestimento organico.

Os ensaios de avaliacao da resistencia a corrosao de produtos revestidos consistem na danificacao de uma regiao da superficie a ser ensaiada, e posterior avaliacao da propagacao da corrosao sob o filme do revestimento organico, em ambientes atmosfericos normais (ensaio de campo) ou em ambientes especificos (ensaio acelerado). A tecnica de danificacao mais largamente utilizada e a denominada scribe, que consiste em riscar a superficie do corpo de prova, expondo parte do substrato e revestimento metalico ao meio corrosivo, para posterior avaliacao da velocidade de propagacao da corrosao sob o filme de tinta. Nessa tecnica, como a regiao danificada e pequena, o inicio da corrosao sob o filme de revestimento e retardado por certo periodo de tempo, correspondente ao estagio de incubacao, caracterizado pela protecao catodica do revestimento de zinco. Jordan, Franks e Kallend (1) propuseram uma nova tecnica de danificacao do revestimento denominada spotface, que consiste na remocao do revestimento em uma area circular com 13 mm de diametro, de modo a inibir a protecao catodica do revestimento de zinco ao metal base, em consequencia do aumento da relacao area catodica/area anodica, reduzindo significativamente o periodo de tempo do estagio de incubacao.

[FIGURA 1 OMITTED]

Com o proposito de avaliar a possibilidade da reducao de tempo de ensaio para avaliacao da resistencia a corrosao das chapas zincadas e pintadas, este trabalho propoe-se a estudar o comportamento da resistencia a corrosao de quatro materiais destinados a fabricacao de carrocerias, utilizando-se a tecnica spotface, de forma comparativa a tecnica scribe, tradicionalmente utilizada.

2 REVISAO DA LITERATURA

Informacoes sobre a utilizacao da tecnica spotface como alternativa a tradicionalmente utilizada denominada scribe ja foram publicadas na literatura por diversos autores.

Dentre esses, destaca-se o trabalho de Jordan, Franks e Kallend (1) que realizaram ensaios em 14 materiais diferentes, todos com o mesmo revestimento organico, utilizando no mesmo corpo de prova as tecnicas de danificacao scribe e spotface. Os corpos de prova (CP) danificados foram expostos ao meio corrosivo em diferentes tempos. A Figura 1 apresenta o desenho esquematico do corpo de prova e da secao transversal da danificacao do revestimento pelas tecnicas spotface e scribe.

Os corpos de prova danificados foram expostos a uma atmosfera industrial e retirados para avaliacao da propagacao da corrosao de seis em seis meses, ate um total de 36 meses. Os corpos de prova (CP) foram posicionados em racks de ceramicas eletricamente isolantes com a face inclinada de 45[grados] em relacao a horizontal. Sobre a superficie de cada corpo de prova foram aspergidos 20 mL de uma solucao de cloreto de sodio 5% p/v, duas vezes por semana, a temperatura ambiente. Durante o ensaio, foi observada a presenca de ferrugem vermelha no centro do spotface com apenas um dia de exposicao. Essa ferrugem espalhava-se por todo circulo do spotface em apenas uma semana, enquanto que nao foi observada a presenca de ferrugem vermelha apos duas semanas no risco do metodo scribe. Jordan, Franks e Kallend (1) concluem que, apos cada etapa de seis meses, em que foi medido o avanco da corrosao em cada material, observou-se que a tecnica spotface reduz drasticamente o tempo de incubacao, acelerando o aparecimento de ferrugem vermelha e reduzindo, portanto, o tempo total de ensaio.

Cabe salientar que a tecnica de danificacao da pintura spotface so trara beneficios se o revestimento metalico for de sacrificio, pois, nao havendo acao de sacrificio, nao havera tempo de incubacao, ou seja, a ferrugem vermelha aparecera em curtos periodos de exposicao.

Carneiro, (2) continuando o trabalho de Jordan, Franks e Kallend, (1) fez um estudo comparativo entre as tecnicas scribe e spotface aplicado a um ensaio acelerado de corrosao utilizado na industria automobilistica denominado scab corrosion test. Em seu trabalho, verifica que, utilizando-se o ensaio acelerado, a tecnica spotface reduz o tempo de analise em torno de 2,5 vezes quando comparada com a tecnica scribe. Carneiro (2) sugere tambem a realizacao do estudo de uma nova metodologia de medida do avanco da corrosao que permitisse uma maior precisao dos resultados, pois o metodo de medida linear utilizado possui uma grande margem de erro. Sugeriu a utilizacao de um numero maior de corpos de prova para cada etapa do ensaio acelerado, com o objetivo de reduzir as margens de erros dos resultados.

Em trabalho posterior, Costa (3) utiliza tres corpos de prova para cada retirada do ensaio por material, e adota a metodologia da medida do avanco da corrosao atraves do metodo da area corroida sob o revestimento de tinta. Compara os dois metodos de medida e verifica que o metodo de medida da area corroida apresenta maior precisao, diminuindo bastante o erro causado pela imprecisao do metodo de medida linear que consiste em medir aleatoriamente alguns pontos da regiao corroida e efetuar sua media como medida do avanco da corrosao.

No presente trabalho, empregam-se as duas tecnicas de danificacoes scribe e spotface, utilizando-se o ensaio acelerado de corrosao scab corrosion test. Foi realizado, tambem, um monitoramento dos parametros que pudessem influenciar nos resultados finais da medida do avanco da corrosao, tais como: massa por unidade de area do revestimento metalico e aderencia da camada de tinta ao substrato metalico, com o objetivo de validar a metodologia spotface como tecnica alternativa a tecnica scribe.

3 MATERIAIS UTILIZADOS E PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

3.1 Materiais Utilizados

Neste trabalho sao avaliados quatro substratos comercialmente disponiveis. A Tabela 1 apresenta os materiais testados, com as espessuras e tipos das camadas de revestimentos utilizadas.

Todos os materiais foram cortados nas dimensoes de 300 mm x 1.000 mm e pintados nas linhas de pintura da GMB, seguindo todas as etapas de pre-tratamento e pintura do processo normal de producao. A Tabela 2 apresenta os tipos de pre-tratamentos utilizados em cada linha de pintura.

Antes da realizacao dos ensaios, foi efetuada a protecao de bordas dos corpos de prova com tinta epoxi, visando obter maior resistencia na regiao de contato entre as bordas e os fixadores dos ensaios acelerados. Na realizacao de danos nos corpos de prova foram utilizadas as tecnicas scribe, que consiste em realizar um dano sob a forma de risco, e a tecnica spotface, que consiste em realizar um dano em formato circular, expondo o aco base ao ambiente corrosivo.

3.2 Ensaios Realizados

3.2.1 Ensaio de aderencia do sistema de pintura

O ensaio de aderencia sobre os substratos metalicos foi realizado conforme prescreve a norma ABNT 985, empregando o metodo da grade. Os resultados de aderencia do sistema de pintura sao apresentados para as condicoes de recem-pintados.

A Tabela 3 apresenta o criterio para atribuicao de notas representativas do desempenho do material, segundo a norma do ensaio de aderencia.

3.2.2 Ensaio ciclico de corrosao--scab corrosion test

Como ensaio ciclico de corrosao, utilizou-se o ensaio scab corrosion test, que consiste em expor os materiais a varios ciclos em meios agressivos diferentes. Cada ciclo tem a duracao de uma semana e e subdividido em cinco etapas. O objetivo e avaliar a resistencia a corrosao do material pintado, resultando na perda de adesao da tinta devido ao avanco da corrosao sob o revestimento organico.

Para a realizacao deste trabalho, as amostras foram ensaiadas durante oito ciclos (oito semanas), utilizando-se a camara de umidade e temperatura controlada.

No presente trabalho, apos a retirada dos corpos de prova do ensaio acelerado de corrosao, os mesmos foram lavados em agua corrente, para retirar os residuos provenientes do ensaio. Em seguida, os revestimentos organicos nao aderidos devido ao processo corrosivo bem como os produtos de corrosao foram removidos com ar comprimido. O ar comprimido foi passado radialmente ao dano spotface. Apos este procedimento, limparam-se os corpos de prova com algodao umido com alcool, e aplicou-se uma fita adesiva sobre os danos. Apos 15 minutos, retiraram-se as fitas adesivas em movimentos continuos para a remocao do resto da tinta que, porventura, ainda estivesse aderida. Por fim, mediu-se o avanco medio da corrosao em cada corpo de prova.

[FIGURA 2 OMITTED]

4 RESULTADOS

4.1 Ensaio de Aderencia do Sistema de Pintura

A Figura 2 apresenta as imagens dos materiais analisados apos ensaio de aderencia conforme prescreve a norma NBR 11003. (4)

De acordo com as imagens apresentadas na Figura 2, verifica-se que os materiais processados nas tres linhas de pintura apresentam melhor condicao de aderencia (grau 0).

4.2 Ensaio Ciclico de Corrosao--Scab Corrosion Test

Os resultados do avanco da corrosao dos materiais em estudo, fazendo uso das tecnicas spotface e scribe, apos dois meses de ensaio ciclico Scab Corrosion Test, sao apresentados de acordo com a linha de pintura as quais os mesmos foram processados.

As Figuras 3 e 4 apresentam os graficos do avanco da corrosao dos materiais em estudo processados na linha de pintura 1, fazendo uso das tecnicas spotface e scribe, apos dois meses de ensaio ciclico Scab Corrosion Test.

[FIGURA 3 OMITTED]

[FIGURA 4 OMITTED]

De acordo com os graficos apresentados nas Figuras 3 e 4, verifica-se que as tecnicas spotface e scribe apresentam os mesmos resultados de resistencia a corrosao comparativa entre os materiais. Verifica-se tambem que, para a obtencao de um determinado avanco de corrosao, a tecnica spotface apresenta um menor tempo de ensaio quando comparado com a tecnica scribe. Com isso, verifica-se que a tecnica spotface pode ser empregada em substituicao a tecnica scribe, com a vantagem de reduzir significativamente o tempo de duracao dos ensaios de corrosao. De acordo com os valores de avanco da corrosao dos materiais em estudo, verifica-se que o material com revestimento Zn-Fe mostra ser o material com maior resistencia a corrosao entre os materiais estudados, visto que o mesmo apresenta menor avanco de corrosao.

As Figuras 5 e 6 apresentam os graficos de avanco da corrosao dos materiais em estudo processados na linha de pintura 2, fazendo uso das tecnicas spotface e scribe, apos dois meses de ensaio ciclico Scab Corrosion Test.

Baseando-se nos graficos apresentados nas Figuras 5 e 6, verifica-se que os resultados obtidos de avanco de corrosao nos materiais processados na linha de pintura 2 sao semelhantes aos materiais processados na linha de pintura 1 Pode-se observar tambem que os materiais processados na linha de pintura 1 apresentam, de forma geral, menor avanco da corrosao que os materiais processados na linha de pintura 2.

[FIGURA 5 OMITTED]

[FIGURA 6 OMITTED]

As Figuras 7 e 8 apresentam os graficos de avanco da corrosao dos materiais em estudo processados na linha de pintura 3, fazendo uso das tecnicas spotface e scribe, apos dois meses de ensaio ciclico Scab Corrosion Test.

A exemplo dos materiais processados na linha de pintura 2, os materiais processados na linha de pintura 3 apresentam resultados similares aos materiais processados na linha de pintura 1.

A Figura 9 apresenta as imagens dos materiais em estudo apos dois meses de ensaio acelerado de corrosao Scab Corrosion Test com uso das tecnicas scribe e spotface.

[FIGURA 7 OMITTED]

[FIGURA 8 OMITTED]

[FIGURA 9 OMITTED]

5 CONCLUSOES

Os resultados de avanco da corrosao obtidos pelas tecnicas scribe e spotface apresentam tendencias similares para todos os materiais avaliados;

A tecnica spotface e capaz de fornecer resultados de resistencia a corrosao de acos revestidos e pintados em escala de tempo inferior a tecnica scribe;

Verifica-se que, independente da linha de pintura em que foram pintados os materiais, de modo geral o desempenho da resistencia a corrosao comparativa entre os materiais avaliados mostra-se com tendencias similares;

Verifica-se que, independente da linha de pintura, o material com revestimento da liga Zn-Fe apresenta melhor resistencia a corrosao que os demais.

http://dx.doi.org/10.4322/tmm.2013.012

REFERENCIAS

(1) JORDAN, D. L; FRANKS, L. L.; KALLEND, J. S. Measurement of underfilm corrosion propagation by use spotface paint damage, no. 95384. In: CORROSION 1995: THE NACE INTERNATIONAL ANNUAL CONFERENCE AND CORROSION, 1995, Orlando. Proceedings ... Houston: Nace International, 1995.

(2) CARNEIRO, J. C. G., Avaliacao da tecnica "spotface" empregada para analise da corrosao de acos revestidos. 1998. 156 p. Dissertacao (Mestrado em Engenharia Metalurgica)--Escola de Engenharia Industrial de Volta Redonda, Universidade Federal Fluminense, 1998.

(3) COSTA, A. N. C. Analise comparativa das tecnicas "spotface" e "scribe" na avaliacao da resistencia a corrosao de acos revestidos e pintados. 1999. 103 p. Dissertacao (Mestrado em Engenharia Metalurgica)--Escola de Engenharia Industrial de Volta Redonda, Universidade Federal Fluminense, 1999.

(4) ASSOCIACAO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS. NBR 11003: Tintas--determinacao da aderencia. Rio de Janeiro, 2009.

Recebido em: 16/03/2012

Aceito em: 18/02/2013

Alberto Nei Carvalho Costa [1]

Jose Carlos dos Santos [2]

Jose Eduardo Ribeiro de Carvalho [3]

Neilor da Silva Oliveira [4]

Thiago de Souza Martins [5]

[1] Engenheiro Quimico, M.Sc., Engenheiro de desenvolvimento Senior, Centro de Pesquisas--CSN, Rod. BR 393, Km 5001, s/n, Vila Santa Cecilia, Cep 27260-390, Volta Redonda, RJ, Brasil. E-mail: alberto.costa@csn.com.br

[2] Engenheiro de Materiais, M.Sc., Diretor da empresa Avante, Rua Conselheiro Justino 1087, Cep 09070-570, Santo Andre, SP Brasil. E-mail: carlito.bergamo@avante.ind.br

[3] Engenheiro Metalurgico, M.Sc., Gerente de Desenvolvimento de produtos, Centro de Pesquisas--CSN, Rod. BR 393, Km 5001, s/n, Vila Santa Cecilia, Cep 27260-390, Volta Redonda, RJ, Brasil. E-mail: joseeduardo@csn.com.br

[4] Tecnico Quimico, Tecnico de desenvolvimento, Centro de Pesquisas--CSN, Rod. BR 393, Km 5001, s/n, Vila Santa Cecilia, Cep 27260-390, Volta Redonda, RJ, Brasil. E-mail: neilor.oliveira@csn.com.br

[5] Tecnico Quimico, Tecnico de Laboratorio, Centro de Pesquisas--CSN, Rod. BR 393, Km 5001, s/n , Vila Santa Cecilia, Cep 27260-390, Volta Redonda, RJ, Brasil. E-mail: thiago.smartins@csn.com.br
Tabela 1. Materiais utilizados e os respectivos
pesos de revestimento metalico

Materiais utilizados   Peso de revestimento
                       nominal (g/[m.sup.2])

                         Face       Face
                       Superior   inferior

Revestimento Zn-Fe        50         50
Aco zincado por           50         50
  imersao a quente
Aco eletrozincado         50         50
  (duas faces)

Tabela 2. Linhas de pintura com o respectivo
sistema de pre-tratamento

Linha de pintura        Pre-tratamento

Linha de pintura l   Fosfato tricationico
Linha de pintura 2   Fosfato tricationico
Linha de pintura 3       nanoceramico

Tabela 3. Criterio de avaliacao da aderencia
do sistema de pintura ao substrato, segundo
a norma NBR 11003 (4)

Valores             Descricao

0          Sem nenhuma regiao avaliada
                com destacamento.
1           5% da regiao avaliada com
                  destacamento.
2          15% da regiao avaliada com
                  destacamento.
3          35% da regiao avaliada com
                  destacamento.
4          65% da regiao avaliada com
                  destacamento.
5         > 65% da regiao avaliada com
                  destacamento.
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Author:Costa, Alberto Nei Carvalho; dos Santos, Jose Carlos; de Carvalho, Jose Eduardo Ribeiro; Oliveira, N
Publication:Tecnologia em Metalurgia e Materiais
Date:Jan 1, 2013
Words:2631
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