Decapagem de aços laminados : caracterização de carepas e mecanismos de sua dissolução

Abstract

Este trabalho teve por objetivo identificar os mecanismos de dissolução de carepas durante o processo de decapagem industrial de aços alto C, contendo adicionalmente 1,5 % de Cr ou não. Foram determinadas as composições de óxidos formados industrialmente e laboriatorialmente, assim como suas morfologias e suas velocidades de dissolução em soluções ácidas e soluções neutras, contendo cloretos (sistema NaCl-HCl). Para a caracterização composicional e morfológica dos óxidos foram empregadas as técnicas de microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva (MEV/EDS) com análise quantitativa, espectroscopia Raman, difração de raios- X em ângulos rasantes e espectroscopia fotoeletrônica de raios-X (XPS). Para o estudo do comportamento eletroquímico durante a decapagem foram empregadas tanto técnicas macroscópicas como microscópicas, isto é, com resolução lateral inferior a 1 mm. As técnicas macroscópicas abrangeram a perda de massa em solução em tempo real, decapagem interrompida e voltametria cíclica em meios de diferentes agressividades contendo Cl-. As técnicas localizadas empregadas foram microcélula eletroquímica, varredura com eletrodo vibratório (SVET) e microscopia eletroquímica de varredura (SECM) com resolução lateral micrométrica. Identificou-se o papel principal de Fe(1-x)O durante o processo de decapagem química em soluções de ácido clorídrico e os seus mecanismos de dissolução química e eletroquímica, levando à delaminação da carepa. Foi verificado que, durante a decapagem, é formado um par galvânico entre o Fe e Fe(1-x)O e assim, altas densidades de correntes anódicas ocorrem sobre a superfície do aço próxima à interface com Fe(1-x)O, enquanto correntes catódicas são mais homogeneamente distribuídas sobre toda a superfície do Fe(1-x)O. Esta intensa dissolução de Fe contribui para o processo de decapagem que ocorre pela dissolução química da camada interna de Fe(1-x)O, próxima à superfície do metal no qual o conteúdo de Fe é maior, associada à dissolução eletroquímica do Fe do aço.

The aim of this work was to elucidate the mechanisms of the descaling of carbon steels of high carbon content, with and without addition of 1.5%Cr. The composition and morphology of industrial and laboratorially produced scales were determined, as well as their dissolution velocities in acid and neutral solutions containing chloride (NaCl-HCl system). For the morphological and compositional characterization were used Scanning Electron Microscopy and quantitative Energy Dispersive X-Ray-Spectroscopy (SEM/EDS), Raman spectroscopy, X-ray diffraction and XPS. The chemical descaling process was simulated by controlled dissolution tests with real time weight loss dissolution measurements. Electrochemical aspects of the descaling processes were studied by techniques with macroscopic resolution, as well as with microscopic resolution, i.e. with lateral resolution under 1 μm. The macroscopic techniques involved real time determinations of mass loss transients during descaling in solution, interrupted (incomplete) descaling and cyclic voltammetry in media of different agressivity containing Cl-. The used localized electrochemical techniques were the capillary microcell, the Scanning Vibrating Electrode Technique (SVET) and the Scanning Electrochemical Microscopy (SECM) with micrometric resolution. The main role of Fe(1-x)O during the descaling process in chloridric acid was identified as well as its chemical and electrochemical dissolution mechanism. The occurrence during descaling of a galvanic coupling between Fe and Fe(1-x)O was verified and thus, high anodic current densities occur on the steel surface close to the interface with Fe(1-x)O, while the cathodic currents are more homogeneously distributed on the Fe(1-x)O surface. This intense Fe dissolution adds to the descaling process by chemical dissolution of the internal Fe(1-x)O phase close to the metal surface, where the Fe content is higher , associated to the electrochemical Fe dissolution of the steel.