Corrosión

Corrosión química, electroquímica, bioquímica, con erosión, uniforme, intergranular, por picaduras, seca. Factores de Corrosión. Curvas de Polarización. Protección. Herrumbre

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INDICE

  • Introducción 2

  • Procesos de corrosión 3

  • Morfología de la corrosión 5

  • Factores de la corrosión 6

  • Corrosión electroquímica 7

  • Curvas de polarización anódica 8

  • Curvas de polarización catódica 9

  • Corrosión electroquímica por heterogeneidad del metal 10

  • Corrosión electroquímica por heterogeneidad del reactivo de ataque 11

  • Composición de la herrumbre 12

  • Factores metalúrgicos de la corrosión 12

  • Protección contra la corrosión química 15

  • Anodo de sacrificio 18

  • Inhibidores de corrosión 19

  • Corrosión seca de los metales 21

  • Método de estudio de la corrosión 21

  • Mecanismos de la corrosión seca 22

  • Corrosión seca de las aleaciones 23

  • Conclusión 24

  • Bibliografía 25

  • INTRODUCCION

    La composición y la integridad Física de un material sólido se alteran en un medio ambiente corrosivo.

    En la corrosión química, el material es disuelto por un liquido corrosivo. En la corrosión electroquímica, los átomos metálicos son eliminados del material sólido debido a que se origina un circuito eléctrico.

    Los metales y ciertos cerámicos reaccionan con un medio ambiente gaseoso, normalmente a temperaturas elevadas, y el material puede ser destruido por la formación de ácidos u otros compuestos.

    Los Polímeros experimentan un entrelazamiento o degradación cuando se exponen al oxígeno a temperaturas altas. Los materiales pueden también modificarse cuando se exponen a radiación e incluso a las bacterias.

    Una de las principales causas de la corrosión es la inestabilidad de los metales en sus formas refinadas, ya que, tienden a volver a sus estados originales a través de los procesos de corrosión que detallaremos a continuación.

    Finalmente, Una gran diversidad de mecanismos de desgaste y de corrosión alteran la forma de los materiales. Se gastan enormes sumas de dinero cada año para reparar los daños ocasionados por la corrosión.


    PROCESOS DE LA CORROSIÓN

    La corrosión de un metal o de una aleación puede desarrollarse según diferentes procesos, cada uno de los cuales caracteriza un tipo de corrosión:

    - Corrosión química,

    - Corrosión electroquímica,

    - Corrosión bioquímica,

    - Corrosión acompañada de erosión.

    1º Corrosión química: Se trata de una reacción heterogénea entre una fase sólida, el metal, y una fase gaseosa o liquida. Cuando el reactivo es gaseoso, se presenta un fenómeno llamado de corrosión seca. Si el reactivo es un liquido, se produce un ataque del metal, con formación de un producto de corrosión en la superficie del mismo.

    En la corrosión puramente química no interviene el paso de una corriente eléctrica. Es difícil encontrar casos de corrosión puramente química, ya que lo más común es que vaya acompañada de corrosión electroquímica. No obstante, el ataque de un metal por otro metal liquido, por una sal fundida o por una solución no acuosa, pueden ser considerados como casos de corrosión química.

    2º Corrosión electroquímica: Se produce cuando existe una heterogeneidad, sea en el metal, sea en el reactivo. La existencia de estas heterogeneidades determina la formación de una pila, circula una corriente eléctrica entre los ánodos y los cátodos y las zonas que constituyen los ánodos son atacadas. Es interesante observar que el producto final de la corrosión se desarrolla en general a una cierta distancia de la zona corroída, en la región donde se encuentran los productos elementales de corrosión anódicos y catódicos.

    Este tipo de corrosión, cuya importancia es evidente, será objeto de un estudio especial mas adelante.

    3º Corrosión bioquímica: Está constituida por el ataque de los metales por parte de bacterias, especialmente en las canalizaciones enterradas. El mecanismo de este tipo de corrosión puede ser de diversos tipos:

    a) Químico, debido a la producción de sustancias corrosivas tales como C02, H2 5, H2 S04, NH3 o de un ácido orgánico. Por ejemplo, en los lugares que hay azufre se produce una localización de colonias de Thiobacilos, los cuales generan ácidosulfúrico producto de su metabolismo, el cual ataca al metal.

    b) Ciertas bacterias, como las Desulfovibrio desulfuracaus, pueden reducir los sulfatos por medio del hidrógeno:

    S04-- + 8H S-- + 4H2O

    El hidrógeno proviene. Por ejemplo, de las regiones catódicas. Se produce pues, despolarización de los cátodos y formación acelerada de Fe2+ en los ánodos.

    S-- + Fe2+ FeS.

    Finalmente,

    c) En ciertos casos, se pueden observar sobre las canalizaciones depósitos adherentes resultantes del ataque, no del propio metal, sino de ciertos constituyentes del medio ambiente, por las bacterias.

    4º Corrosión con erosión: Cuando los productos de la corrosión forman un depósito adherente y continuo en la superficie del metal, disminuyen generalmente la velocidad de la corrosión. Esta capa puede ser eliminada en algunas partes por abrasión del metal, gracias al propio movimiento líquido o al de las partículas sólidas que contiene. Se produce entonces aceleración de la corrosión.

    Por lo general estos procesos de corrosión, no ocurren independientes uno del otro, sino que en conjunto.

    MORFOLOGIA DE LA CORROSION

    Tres maneras de producir la corrosión:

    1ºCorrosión uniforme. Se manifiesta con igual velocidad en todos los puntos del metal. Se observa tanto en el caso de la corrosión seca como cuando se trata de corrosión en medio líquido.

    2ºCorrosión intergranular. Se manifiesta en las juntas intergranulares. Se debe generalmente a la precipitación de una fase o a la formación preferente de un producto de corrosión en las juntas de granos. Esta forma de corrosión es un poco engañosa, debido a que la cantidad de metal que se ve afectada por la corrosión es pequeña, pero las condiciones mecánicas del metal se ven muy afectadas por la formación de innumerables fisuras que se generan, debilitando al metal.

    3º Corrosión por picaduras. Se encuentran en Ciertos puntos de la superficie del metal. Este tipo de corrosión puede tener diferentes causas, en particular la existencia de una solución de continuidad en una capa protectora que recubre el metal, o la presencia en la superficie de pequeñas gotas de un electrolito. Aunque la cantidad de metal atacado sea pequeña, este tipo de corrosión resulta muy peligroso, ya que se produce en profundidad y puede producir la perforación rápida de gruesas chapas.

    LOS FACTORES DE LA CORROSION

    Los factores de los cuales depende la corrosión, son muchísimos, por lo que resulta interesante confeccionar una lista de los mismos y pueden clasificarse en cuatro grupos principales:

    Factores que definen las formas de ataque

    Factores

    Metalúrgicos.

    Factores que definen las condiciones de empleo

    Factores que dependen del tiempo

    - Concentración del reactivo

    - Contenido en oxígeno

    - pH del medio

    - adiciones de inhibidores

    • Presión

    • Composición de la aleación

    • Procedimiento de elaboración

    • Impurezas

    • Tratamientos térmicos y mecánicos

    • Adiciones protectoras

    • Estado de la superficie

    • Forma de las piezas

    • Solicitaciones mecánicas

    • Empleo de inhibidores

    - Características de las uniones

    - Envejecimiento

    • Tensiones mecánicas

    - Modificación de los revestimientos protectores

    Debe advertirse que estos diferentes factores no son totalmente independientes unos de otros, figurando algunos en varios grupos a la vez.

    Ahora daremos a conocer algunos de los factores que actúan en la corrosión de un metal.

    1º Concentración de reactivo. La concentración del reactivo, puede aumentar o disminuir la rapidez de ataque a un metal dependiendo del caso, es decir, no hay una relación directa o una “ley general” que diga que a mayor o menor concentración, haya mayor o menor rapidez de ataque corrosivo al metal.

    2º pH del medio. Es un factor de gran importancia ya que de éste dependen muchas reacciones que intervienen en la corrosión, tanto químicas como electroquímicas. Se han creado diagramas, los que son de gran utilidad para relacionar el pH del medio, con el potencial (en Volts) que afecta al metal, el cual puede ser inmune, corrosivo o susceptible a pasivarse.

    3º Estado de superficie. Debido a que la corrosión es el resultado de la acción de un líquido o de un gas sobre la superficie de un metal, es claro ver que la corrosión de la misma depende las características que esta posea.

    Estas características se pueden clasificar en 4 grupos.

    • Características Cristalográficas,

    • Características Químicas,

    • Características Fisicoquímicas,

    • Características Microgeométricas.

    No daremos a conocer mas especificaciones acerca de las características anteriores, pues no es el objetivo principal de este trabajo.

    LA CORROSIÓN ELECTROQUÍMICA

    En este tipo de corrosión, se produce una pila, en la cual pasa corriente desde el ánodo hacia el cátodo a través del reactivo, resultando afectado el ánodo.

    Justo en las proximidades del contacto entre el metal y la solución, se forman dos capas de signo contrario llamada doble capa. La primera capa, llamada capa compacta, contiene partículas cargadas de la superficie del metal y las moléculas del solvente que se encuentran junto a la superficie; la segunda capa, llamada capa difusa, contiene un exceso de iones de un signo y un defecto de iones del signo opuesto.

    Este paso de los iones está limitado por el tiempo debido a que deben romper la repulsión de los que ya se encuentran en la solución y la atracción de los electrones que cargan al metal negativamente.

    Potencial de un electrodo:

  • Potencial de equilibrio. Es el potencial que adquiere un metal con respecto a una de sus sales. Se mide en volts. (usar ecuación de Nernst ver “Química” Rymond Chang)

  • Potencial de disolución o de corrosión. Es el potencial que toma un metal, con relación a un determinado electrolito. No es una característica del metal, sino, que depende de las características del medio en que se encuentre.

  • Medición de potenciales. No es posible medir directamente el potencial que toma el metal respecto del electrolito, pero se puede hacer por medio de la utilización de dos semi-pilas, metal-solución por un parte, electrodo de referencia por otra. Generalmente se utiliza un milivoltímetro.

  • Electrodos de referencia. Son electrodos que no se polarizan. Por ejemplo el electrodo hidrógeno, formado por una lámina de platino platinado sumergida en una solución de ácido clorhídrico; en este electrodo la tensión se toma como 0 para cualquier tº, y la actividad de los iones H+ es igual a 1.

  • Clasificación electroquímica de los metales. Esta clasificación, sirve para saber cual es la tendencia de un metal a disolverse; mientras más negativo es el potencial de dilución, el metal tiende a diluirse más y más rápido.

  • Variación del potencial de disolución en función del tiempo:

    Cuando se mide el potencial de un metal respecto de un electrolito se puede observar que no alcanza inmediatamente un valor estacionario. En el siguiente gráfico, se pude observar los diferentes tipos de curvas que se pueden dar.

  • Hierro en ácido nítrico

  • Aluminio en sosa

  • Aluminio en ácido nítrico al 15 o 20%

  • Aluminio oxidado al aire y sumergido en una solución acuosa de cloruro de sodio con sales mercuriosas.

  • Curvas de polarización

    CURVAS DE POLARIZACIÓN ANÓDICA.

    Si un metal se encuentra al potencial de equilibrio termodinámico, habrá un intercambio de iones entre el metal y la solución pero no habrá paso neto en ninguna de las dos direcciones. Al circular una corriente neta, el potencial del metal varia y se observa una sobretensión. Esta que puede mantenerse arbitrariamente en cualquier valor es la que determino el comportamiento del metal. Cuando la sobretensión es positiva circulara una corriente positiva por la interfase metal-solución y el metal se corroerá. Midiendo la corriente que circula a cada sobretensión se obtiene una curva de polarización anódica.

    Su ecuación está dada por

    i = intensidad suministrada por la pila

    Sa = superficie del ánodo

    CURVAS DE POLARIZACIÓN CATÓDICA.

    En el estudio de corrosión es muy importante conocer las características de las reacciones catódicas que participan en el proceso de la reacción catódica depende que un metal permanezca pasivo, se pique, se ataque en forma activa o no sufra corrosión alguna.

    Su ecuación está dada por

    i = intensidad suministrada por la pila

    Sa = superficie del ánodo

    Se plantea el problema de saber como varía el potencial de dos electrodos, A y K, construidos de dos metales puros distintos, sumergidos en un electrolito en función de la cantidad de corriente que circula por la pila.

    En la figura podemos observar, como el potencial del cátodo se hace más negativo y el del ánodo, menos negativo.

    ðð Recibe el nombre de sobretensión catódica y ðð recibe el nombre de sobretensión anódica.

    Haciendo variar la intensidad de corriente, se pueden trazar las curvas.

    Por ejemplo, en la figura, podemos ver que para una intensidad de corriente i1 que circula por la pila los el potencial del cátodo se hace más negativo y el del ánodo, menos negativo. Es claro ver que ic será la intensidad máxima que puede suministrar la pila(intensidad de corrosión del par A - K en el medio mencionado). Ec es el potencial de corrosión del par. La incapacidad de intercambiar electrones, y por lo tanto de corroerse(los metales), está dada por las curvas superior e inferior de la figura. Este fenómeno se denomina extrapolación de las curvas e donde es imposible lograr el valor ic de la intensidad de corriente de la corrosión.

    Gracias a la ic es posible determinar la perdida de peso m sufrida por el metal.

    Principales tipos de curvas de polarización:

  • Los electrodos son impolarizables

  • El Cátodo es impolarizable

  • El ánodo es impolarizable

  • Los electrodos son polarizables

  • Uno de los electrodos puede pasivarse, recubriéndose por una película que introduce una resistencia al paso de la corriente.

  • En la práctica las curvas más frecuentes son las que responden a un control catódico.

    Para dos electrodos dados, las curvas de polarización, tendrán un pendiente distinta, si la superficie relativa del cátodo con respecto del ánodo varía.

    Corrosión Electroquímica por heterogeneidad del metal.

    No es posible preparar metales 100% puros, sino que siempre tienen heterogeneidades físicas o químicas, las que tienen un potencial de disolución distinto al del metal principal. Como podemos darnos cuenta, debido a que los potenciales de los metales son distintos, estamos en presencia de micro-cátodos y de micro-ánodos, por lo tanto, si se sumerge el metal en un electrolito, los ánodos son atacados y por lo tanto el metal se corroe.

    Ejemplos:

    • Hierro que contiene inclusiones de sulfato de hierro.

    • Acero laminado en caliente, recubierto por tanto de una capa de óxido.

    CORROSION ELECTROQUIMICA POR HETEROGENEIDAD DEL REACTIVO DE ATAQUE

    Al sumergir un metal en un reactivo que presente una disimetría de composición puede presentarse el fenómeno de corrosión Electroquímica.

    - Hechos experimentales: Al sumergir hierro en una solución acuosa al 3% de cloruro sódico, desairada por barboteo de N, si se le agrega fenolftaleina y ferricianuro potásica, se verá aparecer una coloración rosada en la superficie del hierro, lo que indica presencia de OH.

    En la base del hierro se verá una coloración azul debido a la presencia de ferricianuro, y en la región intermedia se formara herrumbre.

    La superficie del hierro (rosada) hace de cátodo y ocurre la siguiente reacción:

    H2 + 4e + 2H2O ! 4OH-

    Y la otra parte hace de ánodo.

    Por supuesto circula una corriente eléctrica entre las regiones de la placa.

    - Corrosión en la línea de nivel: Con frecuencia se observa que un metal sumergido parcialmente en un electrolito sufre un ataque en las proximidades del nivel del liquido.

    Ejemplos de corrosión por diferencia de concentración de oxigeno:

    1) Por la forma de la pieza metálica: La difusión del oxigeno se realiza con dificultad por algunas partes de la pieza.

    2) Debido a las pilas geológicas: La diferencia de aireación en el suelo produce que los conductos metálicos que lo atraviesan sufran distintos tipos de corrosión dependiendo de la permeabilidad al aire de los diferentes tipos de suelo.

    3) Debido a las brumas: Las gotas depositadas en estructuras metálicas en las proximidades del mar producen una corrosión por picaduras, desarrollada en el centro de las gotas por efecto EVANS, en el cual el Oxigeno constituye un freno a la corrosión.

    COMPOSICION DE LA HERRUMBRE

    Al sumergir un trozo de hierro en agua esta se corroerá formando herrumbre, pero al sumergirla en agua destilada (sin contacto con el aire)esta no se formara. De lo anterior se deduce que para que se produzca herrumbre se requiere de la presencia de oxigeno.

    Este es un proceso Electroquímico, que constituye la base del ataque del hierro:

    Anodo: Fe ! Fe++ + 2e

    Cátodo: H+ + e ! ½H2

    La herrumbre esta formada por:

    Geothita: Fe2O3H2O

    Lepidocrotita: Fe2O3H2O

    Magnetita: Fe3O4

    Las sales formadas en la superficie del hierro son poco adherentes, por lo que la herrumbre se desprende fácilmente y continua el ataque del metal.

    FACTORES METALURGICOS DE LA CORROSION

    I) Influencia de los tratamientos mecánicos:

    a) Corrosión de los latones  (Cu 70% , Zn 30%): Estos están constituidos por una solución sólida homogénea. Pero, cuando se encuentran en una solución amoniacal o de nitrato mercurios pueden sufrir una corrosión rápida, esta se presenta en forma de fisuras intercristalinas en las partes sometidas a una fuerte deformación.

    Para evitar esta corrosión basta con someter al metal a un tratamiento de relajación, que consiste en darle una temperatura de 275°C durante un tiempo de 1 a 2 horas.

    b) Corrosión bajo tensión: Se produce bajo la acción combinada de una tensión mecánica y un fenómeno de corrosión.

    Factores: Aquí podríamos enumerar un sin fin de factores que influyen en la corrosión bajo tensión, pero solo mencionaremos los principales:

    1) El esfuerzo al que se encuentra sometido la pieza.

    2) La naturaleza del medio corrosivo.

    3) El tiempo.

    4) El estado superficial de la pieza.

    5) La estructura del metal.

    II) Influencia de los tratamientos térmicos:

    Los tratamientos térmicos pueden provocar la formación de parea constituidos por una solución sólida y un compuesto intermetálico. Estos son causa de una corrosión Electroquímica.

    a) Corrosión de aceros inoxidables: Las aleaciones del tipo 18% Cr , 8% Ni , poseen una estructura austenitica  cúbica de caras centradas, entre 1300 y 700°C. A temperatura ambiente, en vez de tomar la estructura ferritica  cubica centrada, continúan conservando la estructura cubica de caras centradas, aun siendo pequeña la velocidad de enfriamiento, puesto que la cinética de transformación !      es extremadamente lenta. Sin embargo en la practica se someten a un temple con el fin de mantener en solución sólida al carbono; puesto que es la presencia de carbono la que retrasa la transformación de la austenita en ferrita o martensita.

    Remedios contra la corrosión de aceros inoxidables:

    1) Reducir el contenido de carbono a menos 0.02%.

    2) Reconocer las piezas sensibilizadas.

    3) Añadir a la aleación un elemento alfágeno, como el molibdeno.

    a) Corrosión de aleaciones ligeras: Las aleaciones ligeras, es decir, las constituidas por el aluminio y un elemento de adición tal como el magnesio, el cobre o el cinc. A una temperatura suficientemente elevada, la aleación se encuentra en forma de solución sólida homogénea. A temperatura ambiente, luego de un enfriamiento lento, esta constituida por la solución sólida y un compuesto intermetálico, como lo son el AL3Mg2 y el Al2Cu.

    El comportamiento de la aleación frente a la corrosión depende de su estructura y de los tratamientos térmicos que ha sufrido. Así pues la solución sólida sobresaturada puede evolucionar con el tiempo si se somete a un revenido a baja temperatura, o incluso si se mantiene a temperatura ambiente un largo tiempo. Aparece en tal caso el compuesto intermetálico y al mismo tiempo se elevan las características mecánicas de la aleación. Se dice entonces que la aleación a sufrido un endurecimiento estructural.

    PROTECCION CONTRA LA CORROSION QUIMICA

    Como la corrosión es el resultado de la acción entre el metal o aleación de una parte y la solución corrosiva de otra, para luchar contra sus efectos deberemos actuar sobre una de sus partes. Solo podrá actuarse mediante pequeñas cantidades de ciertos cuerpos llamados INHIBIDORES DE CORROSION.

    Hay que considerar que existe un gasto económico significativo para las empresas, ya que el tratamiento de los metales se tiene que efectuar cada cierto tiempo, el cual esta determinado por las características de cada metal. Un método de protección utilizado consiste en construir las instalaciones con aleaciones baratas y recubrirlas con un revestimiento delgado que las aísle del medio corrosivo. Otro método consiste en modificar el proceso electroquímico de corrosión, es decir, llevando el metal que debe ser protegido a un potencial tal que la intensidad de la corriente anódica sea muy débil o nula. A este proceso se le llama PROTECCION ELECTROQUIMICA.

    I. PROTECCION POR MEDIO DE REVESTIMIENTOS: Requieren una preparación de la superficie del metal de base para lograr que el revestimiento sea adherente, teniendo un especial interés en la limpieza de los metales.

    A continuación explicaremos algunos tipos de protección por revestimiento.

    1º DECAPADO DE LOS METALES FERREOS: La superficie de los metales férreos se encuentra generalmente recubierta de cuerpos grasos, con el propósito de evitar la Corrosión.

    El decapado puede efectuarse por vía mecánica: cepillado, chorro de arena, o por vía química. La eliminación de los cuerpos grasos se realiza por medio de disolventes clorados y de detergentes alcalinos. Con respecto a los óxidos formados a alta temperatura, su composición depende de la temperatura a que se ha sometido la pieza. Por ejemplo por debajo de 570ºC, se trata principalmente de magnetita Fe3O4 en contacto con el metal y de sesquioxido Fe2O3 en la parte superior de la película.

    2º PROTECCION POR MEDIO DE REVESTIMIENTOS NO METALICOS. Se trata principalmente de las pinturas y las materias plásticas, las cuales deben poseer ciertas cualidades, como son: impermeabilidad al agua y a los gases, elevada adherencia, estabilidad química. Con respecto a las pinturas, estas se pueden dividir en dos tipos:

    a) Pinturas Primarias. Son a base de minio Pb3O4 mezclado con aceite de linaza. Se emplean también las pinturas glicero-ftálicas al cromato de cinc. Estas pinturas proporcionan protección a causa de su adherencia y su permeabilidad, y también a la acción electroquímica del cinc que ejerce una protección catódica.

    b) Pinturas de acabado. Sirve para proteger la pintura primaria, destinada mas especialmente a evitar la corrosión, y a proporcionar a las estructuras metálicas un aspecto agradable. Por lo tanto, las pinturas de acabado deben ser impermeables al agua y a los gases.

    Con relación a las materias plásticas, se puede decir:

    a) Materias Plásticas. Se realiza de la siguiente manera: la pieza que se debe recubrir, previamente calentada, es espolvoreada con los granos de la materia plástica. Como ejemplo se puede mencionar que el metal se debe calentar a 150ºC cuando debe ser revestida de piloteo y a 200ºC en el caso del rilsan.

    3º PROTECCION POR MEDIO DE REVESTIMIENTOS METALICOS. Existen dos tipos de revestimientos metálicos, según el lugar que ocupan en la clasificación electroquímica el metal del revestimiento y el metal a proteger. Por ejemplo en el caso del hierro los recubrimientos de cinc, cadmio y aluminio son ANODICOS; En cambio los recubrimientos de plomo, estaño, níquel, cobre, plata, oro y platino son CATODICOS.

    a) Recubrimiento Anódico: En el caso de un recubrimiento de cinc por ejemplo, el hierro constituye el cátodo de la pila, siendo pues atacado por el cinc. Siendo el cinc menos noble que el hierro, este resulta protegido por aquel, no existiendo peligro de corrosión del hierro aunque el recubrimiento no sea continuo.

    b) Revestimiento Catódico: Se obtiene colocando el metal que normalmente seria corroído, en contacto eléctrico con uno que esté encima de él en la serie galvánica. De este modo, el metal más activo llega a ser el ánodo, lo cual es esencialmente una batería galvánica en la que el metal corroible se hace para funcionar como el cátodo.

    4º PROCEDIMIENTO PARA OBTENER EL RECUBRIMIENTO METALICO:

    a) Inmersión en un baño fundido. El metal que se ha de proteger se sumerge en un baño del metal protector fundido. Como la operación se realiza a temperaturas muy elevadas, la capa formada es compleja, a causa de los fenómenos de difusión que se producen. Este método se utiliza especialmente para obtener depósitos de cinc (galvanización) o de estaño (estañado).

    b) Metalización con pistola. El metal fundido al soplete es proyectado en forma de finas gotas sobre la estructura que debe ser protegida. El metal de base debe ser decapado mediante chorro de arena y el deposito debe alcanzar varias décimas de espesor.

    c) Metalización al vacío. Se trata de un recubrimiento obtenido por vaporización al vacío de un metal. Con este procedimiento el espesor de la capa es como máximo del orden de 1500 Aº. Esta técnica se utiliza por ejemplo, para depositar aluminio sobre el acero(superficies reflectantes).

    d) Deposito en fase gaseosa. La pieza a recubrir es llevada a una temperatura ligeramente superior a la que corresponde a la descomposición o a la reducción del compuesto metálico gaseoso. Su espesor puede ser grande, de varias décimas de milímetro. Este método se utiliza en anticorrosión para la protección de piezas de forma complicada.

    5º FORMACION DE UNA PELICULA PROTECTORA POR VIA QUIMICA: Se trata principalmente de fosfatación. Se efectúa en caliente en un baño de fosfato complejo. El depósito cristalino formado se recubre con pintura. Se puede utilizar para proteger el hierro, al aluminio o el cinc.

    ÁNODOS DE SACRIFICIO.

    Los ánodos de sacrificio deben tener un potencial de disolución lo suficientemente negativo, para polarizar la estructura de acero(metal que normalmente se protege) a -0.8V, corriente suficientemente elevada por unidad de peso de material consumido para un buen comportamiento de polarización anódica a través del tiempo.

    Considerando que el flujo de corriente se origina en la diferencia de potencial existente entre el metal a proteger y el ánodo, este último deberá ocupar una posición más elevada en la tabla de potencias(serie electroquímica o serie galvánica).

    Los ánodos galvánicos que con mayor frecuencia se utilizan en la protección catódica son: Magnesio, Zinc y Aluminio.

    Esta técnica a pesar de ser sencilla tiene algunas dificultades. La diferencia de potencial que existe en circuito abierto, entre los dos metales que constituyen la pila, viene determinada por la propia naturaleza de los mismos. Cuando circula corriente se introduce una resistencia, cuyo valor depende de la resistividad del electrolito, o del suelo en el caso de canalizaciones enterradas. Esto de lugar a una caída òhmica y a que el potencial efectivo que tomen algunos puntos de la estructura a proteger sea superior sea superior al valor necesario para asegurar la protección. En este tipo de casos deberán utilizarse varios ánodos, repartidos adecuadamente alrededor de la pieza.

    Los metales más empleados para la protección catódica de los metales usuales, como el hierro y el cobre, son el aluminio, el cinc y el magnesio, los cuales poseen un potencial de disolución muy negativo.

    Aplicaciones : Este método se utiliza para la protección de las instalaciones que están en contacto con el agua, por ejemplo en los cambiadores de temperatura y en los buques, y también en las instalaciones enterradas, como oleoductos y conducciones de agua. En el caso de los buques, se colocan ánodos de magnesio en el casco, en las proximidades de la hélice, con el fin de evitar la corrosión debida a la existencia del par hierro( casco) - bronce(hélice).

    Influencia de la temperatura: El valor relativo de los potenciales que toman dos metales sumergidos en un electrolito dado puede variar con la temperatura. Puede suceder que un metal menos noble que otro a la temperatura ambiente, y capaz de protegerlo catódicamente, resulte más noble a una temperatura más elevada. Este caso se da, por ejemplo, en el par hierro-cinc sumergidos en agua: a 30ºC el potencial estacionario del hierro es más noble que el del cinc, mientras que a 40ºC resulta menos noble. Por lo tanto se deduce que la protección de una canalización de hierro por el cinc(hierro galvanizado) no puede ocuparse cuando la temperatura es elevada, como en el caso de las instalaciones de calefacción central.

    INHIBIDORES DE CORROSION

    Recibe el nombre de inhibidor de corrosión cualquier sustancia que, añadida en cantidad muy pequeña a un reactivo corrosivo, disminuye o anula su agresividad frente al metal. De esta forma no se altera necesariamente la naturaleza ni la concentración del medio.

    Los inhibidores de corrosión proporcionan una barrera entre el metal y el reactivo. Las principales formas de acción son las siguientes:

    1º Formación de un producto insoluble. La precipitación de un producto insoluble puede tener lugar sobre los ánodos de las pilas locales, sobre los cátodos, o sobre unos y otros a la vez. A continuación unos ejemplos:

    a) Inhibidores anódicos. El anión del inhibidor forma sobre los ánodos locales, con los cationes que provienen de la oxidación del metal, un compuesto insoluble. Por ejemplo, el fosfato de sodio, es un inhibidor de la corrosión del hierro por una solución acuosa de cloruro sódico gracias a la formación de fosfato de hierro sobre los ánodos.

    b) Inhibidores catódicos. El catión del inhibidor forma sobre los cátodos locales un hidróxido insoluble. Por ejemplo, el cloruro magnésico, es un inhibidor de la corrosión del hierro en el agua de mar por formar hidróxido magnésico Mg(OH)2 sobre los cátodos.

    C) Inhibidores mixtos. Actúan sobre los ánodos y cátodos. Por ejemplo, el bicarbonato cálcico, forma carbonato de hierro sobre los ánodos e hidróxido cálcico sobre los cátodos.

    2º Adsorción: Constituye la forma de actuar de los inhibidores orgánicos. Esta puede ser el resultado de la existencia de fuerzas entre el inhibidor y el metal. En ese caso, se trata de una adsorción física. También puede tratarse de una adsorción química, si existe una afinidad química entre ambas partes. Los dos tipos de adsorción pueden interferir simultáneamente

    a) Principales tipos de inhibidores orgánicos. Están constituidos por las aminas grasas y sus derivados, las sales amónicas cuaternarias, las amido-aminas, las etanolaminas, los aldehidos, los alcoholes. Algunos compuestos que contienes uno o varios enlaces triples carbono-carbono poseen una buena acción inhibidora. Para que sea eficaz, el inhibidor debe ser soluble y la solubilidad disminuye con la longitud de la cadena.

    5º Los inhibidores volátiles. Son compuestos orgánicos o minerales, líquidos o sólidos que, situados en un recinto cerrado, pueden vaporizarse y entrar en contacto con el metal a proteger. Son sustancias que actúan a distancia en medio gaseoso, y son de gran interés para las empresas, por sus características.

    Los inhibidores volátiles son generalmente nitritos o carbonatos orgánicos, por ejemplo nitrito de diisopropilamina, de diciclohexilamina. La benzilamina y la ciclohexilamina son buenos inhibidores, pero son demasiados volátiles para utilizarlos en la practica. Los recintos en que los inhibidores deben actuar generalmente no son estancos, de manera que las sustancias demasiado volátiles son eliminadas rápidamente, debiendo usarse una cantidad muy elevada si se quiere conseguir un efecto duradero.

    a) Condiciones de utilización. Los objetos a proteger deben situarse en un recinto lo más estanco posible. El inhibidor se utiliza en forma de polvo, colocado en una bolsita o proyectado sobre el metal. También puede utilizarse una solución del inhibidor en alcohol. En los casos de protección de objetos metálicos embalados se acostumbra a utilizar un papel impregnado con el inhibidor.

    Los inhibidores proporcionan una solución elegante al problema de la corrosión. Sin embrago, hay que utilizarlos con mucha prudencia, dado el gran número de factores que intervienen en los fenómenos de corrosión. Por ejemplo, la acción de un inhibidor de corrosión es muy sensible al estado de superficie del metal o al pH de la solución y una variación de estas características podrá modificar el resultado de la acción.

    CORROSION SECA DE LOS METALES

    Corrosión seca es aquella en que un metal es atacado por un gas a temperatura elevada.

    Este tipo de corrosión puede manifestarse con muchos tipos de gases, tales como; oxígeno, CO, halógenos o el vapor.
    Sin considerar a los metales nobles, todos los metales o aleaciones son susceptibles de ser atacados por los gases a alta temperatura.

    Además de la temperatura y de la presión del gas reactivo, los principales factores que intervienen en esta corrosión son la pureza, la estructura y el estado superficial del metal. La pureza de un determinado metal también puede tener influencia sobre la velocidad de ataque del metal.

    Es posible observar varios tipos de corrosión seca, tales como: la adsorción - fijación extremadamente rápida de un gas en la superficie de un metal -, las películas delgadas- cuando el espesor es del orden de 1µ aparecen colores de interferencia en la superficie del metal -, y las películas gruesas- se forman cuando el metal se lleva a temperaturas muy altas.

    METODOS DE ESTUDIO DE LA CORROSION

    1º Caso de las películas gruesas: Hay dos métodos principales; “los gravimétricos y los volumétricos”.

    Los gravimétricos permiten determinar el aumento de peso de una probeta en función del tiempo, a temperatura constante. El registro continuo de la variación del peso de una probeta se realiza a través de una termobalanza.

    En el caso de los volumétricos se determina la cantidad de gas consumida midiendo la variación de su determinado volumen, a presión constante, en un recinto cerrado.

    2º Caso de las películas delgadas: Para este caso los métodos antes mencionados no son lo suficientemente sensibles, debido a que la cantidad de gas que esta fijada es muy mínima. Se utiliza entonces la microscopia óptica, ya sea siguiendo la formación de gérmenes o de películas con el auxilio de la platina caliente, la microscopia y la microdifracción electrónica son utilizadas para determinar la morfología y la estructura cristalina de las películas.

    MECANISMOS DE LA CORROSION SECA

    1º Adsorción: Cuando un metal esta en contacto con un gas, una cierta cantidad de este último se fija en la superficie del metal. Es aquí donde se dice que hay adsorción. Esta adsorción puede producirse de dos maneras:

    • Adsorción física por fijación de moléculas gaseosas, caracterizada por una débil energía de enlace y que se manifiesta principalmente a una baja temperatura.

    • Adsorción química o quimisorción, en el cual las moléculas de oxígeno se disocian en átomos en contacto con la mayoría de los metales por adsorción química.

    La quimisorción es la que interviene generalmente en la corrosión seca. La película formada es bidimensional y el enlace es de carácter iónico. La cara externa de la película esta cargada negativamente y la interna positivamente. Los átomos de gas se ubican preferentemente en ciertos lugares, cuya posición depende de la orientación cristalografica de la cara virgen del metal. Si uno de los óxidos que podrían formarse es termodinamicamente estable, la adsorción es irreversible. Es aquí donde se produce una reorganización de los dos tipos de átomos y la formación de una película de oxido. Si alguno de los óxidos es inestable, se puede observar en ciertas condiciones una adsorción reversible(en el caso de la oxidación esto sucede sí la presión parcial del oxigeno es menor a aquella bajo la cual pueda existir el oxido).

    La adsorción produce una modificación en las propiedades físicas de los metales. La emisión de electrones o de iones disminuye y el umbral de sensibilidad fotoeléctrica se eleva.

    Con respecto al perfil de la superficie, la adsorción química determina la formación de estructuras microgemétricas (relacionadas con la orientación cristalográfica del metal).

    2º Germinación de los productos de corrosión: Cuando las condiciones son tales que el producto de corrosión que puede formarse es termodinamicamente estable, se ve un paso paulatino del estado de quimisorción al de oxidación. Es posible apreciar tres pasos sucesivos:

    • Incubación, se forma una película base, la cual termina con la aparición de los primeros gérmenes.

    • Crecimiento lateral de los gérmenes, la cual finaliza cuando la superficie del metal este cubierta de gérmenes.

    • Crecimiento uniforme del producto de corrosión.

    Este proceso aparece en todas las reacciones gas - metal.

    3º Las películas delgadas: Tal como acabamos de explicar, la formación de una película sucede en general al fenómeno de adsorción irreversible. Si se logran controlar las condiciones de ataque, se obtienen películas delgadas. Cuando el espesor alcanza de 300 a algunos millares de angstroms, presentan algunas coloraciones debidas a la interferencia entre los rayos luminosos reflejados por las caras interna y externa de la película.

    El espesor depende del metal y de la orientación cristalográfica de los cristales.

    CORROSION SECA DE LAS ALEACIONES

    Corrosión seca de las aleaciones es bien delicada, debido a que los metales que constituyen una determinada aleación poseen generalmente una reactividad distinta frente al reactivo corrosivo. Por otro lado, la velocidad de propagación de los cationes de los diferentes metales es casi siempre distinta. Además resulta lógico suponer que al menos uno de los metales deberá segregarse en alguna región determinada de la película o de la aleación.

    CONCLUSION

    Al finalizar este trabajo, nos podemos dar cuenta que definir la palabra CORRROSION es muy difícil, ya que solo podemos hablar de ello en forma general, a pesar de que la información es abundante. No obstante, podemos decir que, la palabra corrosión en términos generales es “La destrucción de un material”.

    Esta destrucción puede ser por vía química, electro-química o metalúrgica.

    Generalmente la corrosión es un proceso lento, pero muy persistente. Por lo tanto, no sólo las grandes empresas deben prevenir este inconveniente, sino que todos nosotros en una escala mucho menor. La corrosión produce daños de millones de dólares al año. Es un problema complejo, del cual se sabe mucho; sin embargo, a pesar de todo el tiempo dedicado al estudio e investigación del tema, hay mucho que aprender.

    Bibliografía

    • Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de los Materiales “William fortune Smith”

    Corrosión ”José Galvele”

    • Introducción a la Metalurgia Física Sydney “Avner”

    'Corrosión'

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