Comportamento eletroquímico do crômio em soluções contendo íons cloreto

Abstract

O crômio é o principal elemento de liga, responsável pela alta resistência à corrosão dos aços inoxidáveis. Esta resistência está relacionada com a formação de óxidos e/ou hidróxidos de Cr3+ na superfície. A literatura reporta muitos trabalhos sobre a comportamento eletroquímico do crômio em meio de ácido sulfúrico. Entretanto pouco se conhece sobre o crômio em soluções contendo cloreto. Este conhecimento pode ser muito importante para entender o mecanismo de formação dos filmes e passivação da superfície do crômio e dos aços inoxidáveis. Neste trabalho estudou-se o comportamento eletroquímico do crômio em soluções contento íons cloreto, utilizando-se técnicas eletroquímicas convencionais. Espectroscopia fotoeletrônica e Uv-visível foram também empregadas para analisar, respectivamente, a superfície e espécies de crômio em solução. As curvas de polarização do crômio em soluções mostram três regiões de potenciais: ativa, passiva e transpassiva. Na região ativa verificou-se que o crômio se dissolve como Cr2+ junto com geração de hidrogênio. Para soluções com pH<3 a formação do filme passivo deve ocorrer via dissolução/precipitação enquanto que para soluções com pH>3 o mecanismo deve ser via formação direta do filme. As medidas de espectroscopia de impedância eletroquímica mostraram um circuito equivalente para a interface em solução com pH=0,3 e outro diferente para a interface em soluções com 0,3<pH. As análises por XPS revelaram que o filme é constituído basicamente por Cr2O3. Os resultados das medidas eletroquímicas e de espectroscopia UVvisível mostraram que o crômio e o filme passivante se dissolvem como dicromato na região de transpassivação.

Chromium is the main alloying element for stainless steels responsible for their high corrosion resistance. This is due to the formation of Cr3+ surface oxides and/or hydroxides at the chromium surface. In the literature there are many papers reporting studies on the electrochemical behavior of chromium in sulfuric acid. Nevertheless, there is still a lack of knowledge about electrochemical in chloride ions medium. This knowledge can be useful to understand the film formation and passivation mechanisms of chromium and stainless steels. This work reports the influence of the pH dependence on the electrochemical behavior of chromium in aqueous Cl-—containing solutions using conventional electrochemical techniques. X-ray Photoelectron and UV-vis Spectroscopies were used to analyze the surface composition and chromium species in solution, respectively. The polarization curves of chromium in acid solutions showed three potential regions: active, passive and the transpassive region. In the active region chromium dissolve as Cr2+ and hydrogen evolution was also observed. It seems that for solutions with pH<3 the formation of a passive layer occurs via a dissolution/precipitation process while for pH>3 the mechanism changes to direct film formation. The electrochemical impedance spectroscopy measurements, performed in the passive region agree with a circuit equivalent at pH=0.3 and another for 0.3< pH. XPS analysis revealed that the passive layer is basically constituted by Cr2O3. For the transpassive region the electrochemical results and UV-vis spectroscopy measurements indicated that both chromium and the passivating film dissolved as dichromate ions.