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Publicação
Passivação do aço inoxidável no betão
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Resumo(s)
Nesta dissertação, estudou-se o comportamento electroquímico de cinco ligas austeníticas de aço inoxidável em meio alcalino, nomeadamente duas ligas de Fe-Cr-Ni (1.4301≡SS0 e 1.4436≡SS4) e três novas ligas de elevado teor em manganês Fe-Cr-Mn (SS1, SS2 e SS3). Os estudos incidiram na avaliação da resistência à corrosão das ligas, em soluções alcalinas e no betão, e na caracterização das propriedades dos filmes de passivação sob influências várias, designadamente, condições de estabilização (electrólito, tempo e potencial de formação do filme), composição e microestrutura das ligas, soldadura e estado da superfície do aço. O estudo da capacidade diferencial em função do potencial mostra o comportamento dos filmes de passivação como semicondutores tipo-n e tipo-p, respectivamente, para valores anódicos e catódicos relativamente aos potenciais de banda plana, possibilitando a determinação das suas propriedades electrónicas. Estas traduzem as principais diferenças dos dois grupos de ligas, sendo que as ligas de Fe-Cr-Mn mostram uma menor razão da densidade de aceitadores com a densidade total de portadores de carga, do que as ligas de Fe-Cr-Ni, e um nível de doadores profundo, cuja ionização depende do potencial aplicado. Todas as ligas revelaram uma elevada resistência à corrosão nos diferentes meios, sendo a sua estabilidade especialmente dependente do acabamento superficial do aço e da existência de condições que promovam a corrosão intersticial. A soldadura das ligas induziu a formação de picadas instáveis, cuja repassivação foi desfavorecida em duas das ligas de Fe-Cr-Mn (SS1 e SS3). A presença de fissuras no betão demonstrou a despassivação das ligas e a susceptibilidade à corrosão sob tensão da liga SS1 no betão. As propriedades dos filmes de passivação, nomeadamente as densidades dos portadores de carga, que podem ser correlacionadas com a composição e a microestrutura das ligas, justificam as diferenças no comportamento electroquímico das ligas de Fe-Cr-Ni e de Fe-Cr-Mn. Para além das diferenças promovidas pelos teores de níquel e de manganês e pela ferrite, a maior resistência à corrosão das ligas SS2 e SS4, respectivamente, quando comparadas com as restantes ligas de Fe-Cr-Ni (SS0) e Fe-Cr-Mn (SS1 e SS3), é devida à presença do molibdénio e seus eventuais efeitos sinergéticos com o crómio e azoto.
The electrochemical behavior of five austenitic stainless steel alloys, in particular, two Fe-Cr-Ni (1.4301≡SS0 and 1.4436≡SS4) and three new high manganese Fe-Cr-Mn alloys (SS1, SS2 and SS3), has been studied in alkaline environment. The main research subjects of this dissertation are the corrosion resistance of alloys, assessed in alkaline solutions and in concrete, and the properties of passive films. Their assessment has included the outcome of several influencing factors, such as, stabilization conditions (electrolyte, film formation potential and time), alloy composition and microstructure, steel welding and superficial state. The studies on differential capacity, as a function of the potential, have shown n-typeand p-type semiconductor behavior of the passive films, respectively for anodic andcathodic potential values, as refers to the flat band potentials. The resulting electronicproperties are the main differences between the two groups of alloys. The Fe-Cr-Mnalloys show lower acceptors to total charge doping density ratios than the Fe-Cr-Ni alloys, as well as a deep donor level, whose ionization depends on the applied potential. stability being particularly dependent on the superficial finish of steel, and on conditionsthat sustain crevice corrosion. Unstable pitting has been induced by welding, therepassivation being unfavorable for two Fe-Cr-Mn alloys (SS1 and SS3). The concretecracking has demonstrated the alloy depassivation and the stress corrosion cracking susceptibility of SS1 alloy in concrete. The properties of the passive films, in particular the doping densities, which can becorrelated to the composition and microstructure of the alloys, justify the differences inthe electrochemical behavior of Fe-Cr-Ni and Fe-Cr-Mn alloys. In addition to thedifferences promoted by nickel and manganese contents and by ferrite, the highestcorrosion resistance of SS2 and SS4 alloys, respectively, in comparison with theremaining Fe-Cr-Ni (SS0) and Fe-Cr-Mn (SS1 and SS3) alloys, is due to the presence of molybdenum and likely synergetic effects with chromium and nitrogen.
The electrochemical behavior of five austenitic stainless steel alloys, in particular, two Fe-Cr-Ni (1.4301≡SS0 and 1.4436≡SS4) and three new high manganese Fe-Cr-Mn alloys (SS1, SS2 and SS3), has been studied in alkaline environment. The main research subjects of this dissertation are the corrosion resistance of alloys, assessed in alkaline solutions and in concrete, and the properties of passive films. Their assessment has included the outcome of several influencing factors, such as, stabilization conditions (electrolyte, film formation potential and time), alloy composition and microstructure, steel welding and superficial state. The studies on differential capacity, as a function of the potential, have shown n-typeand p-type semiconductor behavior of the passive films, respectively for anodic andcathodic potential values, as refers to the flat band potentials. The resulting electronicproperties are the main differences between the two groups of alloys. The Fe-Cr-Mnalloys show lower acceptors to total charge doping density ratios than the Fe-Cr-Ni alloys, as well as a deep donor level, whose ionization depends on the applied potential. stability being particularly dependent on the superficial finish of steel, and on conditionsthat sustain crevice corrosion. Unstable pitting has been induced by welding, therepassivation being unfavorable for two Fe-Cr-Mn alloys (SS1 and SS3). The concretecracking has demonstrated the alloy depassivation and the stress corrosion cracking susceptibility of SS1 alloy in concrete. The properties of the passive films, in particular the doping densities, which can becorrelated to the composition and microstructure of the alloys, justify the differences inthe electrochemical behavior of Fe-Cr-Ni and Fe-Cr-Mn alloys. In addition to thedifferences promoted by nickel and manganese contents and by ferrite, the highestcorrosion resistance of SS2 and SS4 alloys, respectively, in comparison with theremaining Fe-Cr-Ni (SS0) and Fe-Cr-Mn (SS1 and SS3) alloys, is due to the presence of molybdenum and likely synergetic effects with chromium and nitrogen.
Descrição
Tese de doutoramento, Química (Química Tecnológica), 2009, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências
Palavras-chave
Aço inoxidável Filme de passivação Propriedades semicondutoras Corrosão Teses de doutoramento