Estudos teóricos e experimentais da inibição da corrosão do aço SAE 1020 pelos compostos 2-(Nitrometileno)-1-3-Oxazinano e 2-(Nitrometileno) Hexahidropirimidina

Abstract

A decapagem ácida é um processo industrial crucial para a limpeza e preparação de superfícies metálicas, removendo óxidos, ferrugem e impurezas. Este procedimento é amplamente utilizado na produção de aço de baixo carbono, que é fundamental para componentes de máquinas e estruturas metálicas. Contudo, as ligas de aço de baixo carbono são altamente suscetíveis à corrosão durante a decapagem ácida, o que representa um desafio econômico significativo. A aplicação de inibidores de corrosão é uma estratégia eficaz para mitigar essa corrosão, reduzindo a dissolução do ferro e o consumo de ácido, além de minimizar a emissão de vapores nocivos. Compostos orgânicos contendo heteroátomos tais como N e O, além de grupos funcionais polares têm se mostrado altamente eficazes na inibição da corrosão. Neste trabalho, foi realizada a avaliação dos compostos 2-(nitrometileno)-1,3-oxazinano (NOX) e 2-(nitrometileno)hexahidropirimidina (NHE) como inibidores de corrosão em soluções aquosas de HCl 1 mol L- ¹ no aço SAE 1020. Esse estudo abrange modelagem molecular com o uso da Teoria do Funcional de Densidade (TFD) para descrever as propriedades eletrônicas e estruturais dos inibidores, além de técnicas eletroquímicas e gravimétricas para análise experimental. Os testes OCP mostraram que ambos os inibidores apresentaram comportamento misto. Para NHE, o potencial de corrosão estabilizou-se em -460 mV após 25 minutos, enquanto com NOX, estabilizou-se em -470 a -480 mV após 20 minutos. Nas curvas de polarização, observou-se uma redução significativa nas densidades de corrente catódica, especialmente com NOX, e uma dependência com a concentração dos inibidores. As taxas de corrosão diminuíram com a adição de inibidores, sendo mais pronunciada para NOX, com uma eficiência máxima de 89,42% em 3,8 mmol L- ¹. A eficiência de NHE foi de até 80,14% em 4,0 mmol L⁻¹. A EIS revelou que o aumento da concentração de NOX resultou em uma eficiência de inibição que subiu até 88,3% em 3,8 mmol L- ¹, e depois os valores de eficiência decresceram, enquanto para NHE, a eficiência aumentou continuamente até 4,0 mmol L- ¹. A técnica de perda de massa revelou que NOX atingiu eficiência de 91% em 3,8 mmol L-1 , mostrando eficiência superior em comparação com NHE. Além disso, o mesmo inibidor apresentou uma inibição de 42,8%. Os modelos de isotermas de adsorção mostraram que o modelo de Temkin foi o mais adequado para NOX, enquanto o modelo de Frumkin foi melhor para NHE. Os valores de variação da energia livre de Gibbs (ΔGºads) foram -24,90 kJ/mol para NOX e -19,16 kJ/mol para NHE, indicando adsorção espontânea. O NOX demonstrou mecanismos mistos de adsorção, enquanto o NHE apresentou predominantemente interações físicas. Ademais, os resultados elipsométricos sugerem que o NOX atua como um inibidor de corrosão volátil eficaz em condições atmosféricas agressivas, vapores de solução aquosa de HCl 3,0 mol L-1 , mas sua eficácia diminui após cinco horas de exposição ao ambiente corrosivo. Cálculos teóricos de TFD corroboraram os resultados experimentais, prevendo uma eficiência superior do NOX na inibição da corrosão ácida em comparação com o NHE. Esses resultados confirmam que NOX é um inibidor mais eficaz, com resistência à corrosão significativamente aumentada no aço SAE 1020.