Pitting corrosion resistance of coloured oxide films grown on stainless steel in sulphuric acid in the presence and absence of chromic acid

Abstract

Neste trabalho foi avaliada a resistência à corrosão por pites de filmes de óxidos coloridos crescidos sobre aço inoxidável AISI 304 em H 2 SO 4 e H 2 SO 4 + CrO 3 . A morfologia e topografia dos filmes foram examinadas por MEV (microscopia eletrônica de varredura) e AFM (microscopia de força atômica), respectivamente. As caracterizações eletroquímicas foram conduzidas por curvas de polarização e medidas de impedância em tampão borato pH 9,2. A corrosão por pites foi avaliada por curvas de polarização realizadas na mesma solução contendo NaCl. Todos os filmes coloridos apresentaram valores semelhantes de E pite , mas maiores que dos filmes não coloridos. Os valores de (E pite -E cor ) resultaram no intervalo de 0,45-0,57 V; 0,78-0,92 V e 0,98-1,12 V para filmes nativos e crescidos na presença e ausência de ácido crômico, respectivamente. Portanto, os filmes crescidos sobre o aço na ausência de ácido crômico apresentaram o maior intervalo de potencial livre de corrosão por pites.In this work, pitting corrosion resistance of coloured oxides films grown on AISI-304 stainless-steel in H 2 SO 4 and H 2 SO 4 + CrO 3 was evaluated. Surface morphology and topography of the films were examined by SEM (scanning electron microscopy) and AFM (atomic force microscopy), respectively. Electrochemical characterizations were conducted by polarization curves and impedance measurements in borate buffer pH 9.2. The pitting corrosion was evaluated by polarization curves carried out in the same solution containing NaCl. All coloured films presented similar values of E pit , but they were higher than those for non-coloured ones. The values of (E pit -E cor ) were in the range of 0.45-0.57 V, 0.78-0.92 V and 0.98-1.12 V for native films and films grown in the presence and absence of chromic acid, respectively. Therefore, the films grown on stainless steel in the absence of chromic acid presented the highest potential range free of pitting corrosion.Keywords: pitting corrosion, coloured oxide films, triangular current scan method, sulphuric acid, sulphuric and chromic acids IntroductionColoured stainless steel has introduced a new aesthetic pattern to architecture and decoration since it has good performance in aggressive environments. These coloured oxide films can be grown on the stainless-steel surface by chemical oxidation 1-3 or electrochemical oxidation. [4][5][6][7][8][9][10] The chemical process consists of immersion in a hot, concentrated solution of chromic and sulphuric acids and leads to the formation of thick films that seem to result from the dissolution of steel and concomitant reduction of chromic acid. 1 However, chromic-sulphuric acid solutions are hazardous when used at high temperatures, and therefore the use of electrochemical techniques is a potentially interesting alternative. Ogura et al. 9 proposed to grow films with interference colours by applying either alternating potential pulses 8 or a triangular current scans to a stainless steel substrate in chromic and sulphuric acid solution at room temperature.Howeve...

Uso De Palha De Aço Comercial Para O Tratamento De Efluentes Contendo Cromo Hexavalente Provenientes De Processos De Eletrocoloração De Aços Inoxidáveis

“…A solução residual investigada no presente trabalho tem como origem soluções eletrolíticas utilizadas em processos de coloração de amostras de aço inoxidável [6][7][8][9][10][11] (mistura de ácido sulfúrico 5,0 mol L -1 e anidrido crômico/trióxido de cromo 2,5 mol L -1 ). Quando uma determinada cor da superfície do aço não é mais reproduzida numa dada condição experimental, essa solução é renovada e aquela utilizada até então é devidamente armazenada.…”

“…O fato de possuir propriedades interessantes, dentre as quais a passividade, confere a este elemento um amplo uso na proteção à corrosão, sendo, portanto, muito empregado em metalurgia, principalmente na produção de ligas ferrosas como os aços inoxidáveis. Além disso, espécies solúveis de cromo, principalmente na forma hexavalente, foram utilizadas em laboratórios, no passado, como solução sulfocrômica para limpeza de vidrarias 1 e, atualmente, são muito utilizadas em indústrias de couro e galvanoplastia, [2][3][4] incluindo aquelas que operam processos de eletropolimento 5 e coloração [6][7][8][9][10][11][12] de aços inoxidáveis. Neste último caso, na grande maioria dos processos são empregadas soluções constituídas por ácidos fortemente oxidantes como a mistura concentrada de ácido sulfúrico e anidrido crômico/trióxido de cromo.…”

Interference film grown on stainless steel by pulsed current process using chromium free vanadate solution

“…The disadvantage of this process is the use of an aggressive chromate solution at high temperature which will demand exhaustion of pollutants and promote corrosion of materials used in the coloration tank. For that reason, minimizing this rigorous condition, electrochemical methods have been proposed in which the stainless steel could be colored in a chromate and sulfuric acid solution at room temperature [6][7][8]. In general, the electrochemical process requires a shorter time for coloration than chemical processes and additionally provides more control of operational parameters, which results in more homogeneous colors of the stainless steel sheets [9].…”

“…It is well known that the chromate coatings can provide good protection for alloys, but hexavalent chromium has shown to be highly toxic and carcinogenic [6].The development of an environmentally friendly process is a necessity due to stringent environmental protection laws. For that reason some Cr(VI) free electrolytes for stainless steel coloration have already been tried [8]. These Cr-free electrolytes could be made by a solution containing metal ions having a plurality of valence numbers such as water-soluble ions:…”