1.REC-009-LATC2012

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VIII LATINCORR 2012 (REC-009-LATC2012) ESTUDIO DE LA DURABILIDAD DE RECUBRIMIENTOS ORGÁNICOS EN ENSAYOS ACELERADOS MEDIANTE IMPEDANCIA ELECTROQUÍMICA Y ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE DATOS Franky E. Bedoya 1* , Ángela Bermúdez 1 , Laura M. Gallego 1 , Juan G. Castaño 1 , Jorge A. Calderón 1 , Félix Echeverría 1 , Juan G. Maya 2 1 CIDEMAT, Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia 2 Interconexión Eléctrica S.A. E.S.P - ISA *[email protected] Resumen El estudio de la durabilidad de recubrimientos orgánicos ha conducido al desarrollo e implementación de un sin número de ensayos de laboratorio con el fin de determinar los principales tipos de falla, realizar comparaciones entre películas y seleccionar adecuadamente la pintura con la mejor relación costo/beneficio. En este estudio se realizaron diferentes ensayos acelerados cuya influencia sobre los recubrimientos fue evaluada mediante impedancia electroquímica y seguimiento de la fenomenología del deterioro con el fin de determinar la durabilidad de las películas por el resultado de las evaluaciones electroquímicas y la modelación estadística del deterioro. Ensayos como el de radiación UV/humedad (QUV) según la norma ASTM G154 (ciclo1) permitieron conocer mediante fallas prematuras de delaminación la pobre adhesión del producto Uretano-Mastic sobre acero galvanizado además de la tendencia al agrietamiento de dos de los productos alquídicos después de 2000 horas de exposición. De otro lado, puede establecerse una correlación fenomenológica entre los defectos presentados para el producto Uretano-Mastic en ensayo QUV, cámara de humedad y ensayo de campo simulado dado que en todos se presentó delaminación prematura del recubrimiento siendo más acelerada en el ensayo de radiación. Se midió el cambio en las propiedades electroquímicas de los recubrimientos con ayuda de la capacitancia y resistencia del recubrimiento, las cuales están muy relacionadas con la cantidad de agua absorbida y el efecto barrera respectivamente, además se midieron otros parámetros no convencionales gracias al uso de elementos de fases constante. Según estos parámetros se establece que el sistema clorocaucho/hierro micáceo tiene un buen desempeño respecto a los demás cuando se somete a una alta humedad y NaCl. Palabras Claves: Pinturas anticorrosivas, ensayos acelerados, impedancia electroquímica, modelos de duración.

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ESTUDIO DE LA DURABILIDAD DE RECUBRIMIENTOS ORGÁNICOS EN ENSAYOS ACELERADOS MEDIANTE IMPEDANCIA ELECTROQUÍMICA Y ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE DATOS

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  • VIII LATINCORR 2012 (REC-009-LATC2012)

    ESTUDIO DE LA DURABILIDAD DE RECUBRIMIENTOS ORGNICOS EN ENSAYOS ACELERADOS MEDIANTE IMPEDANCIA ELECTROQUMICA Y ANLISIS

    ESTADSTICO DE DATOS

    Franky E. Bedoya1*, ngela Bermdez1, Laura M. Gallego1, Juan G. Castao1, Jorge A. Caldern1, Flix Echeverra1, Juan G. Maya2

    1 CIDEMAT, Universidad de Antioquia, Medelln, Colombia

    2 Interconexin Elctrica S.A. E.S.P - ISA *[email protected]

    Resumen

    El estudio de la durabilidad de recubrimientos orgnicos ha conducido al desarrollo e implementacin de un sin nmero de ensayos de laboratorio con el fin de determinar los principales tipos de falla, realizar comparaciones entre pelculas y seleccionar adecuadamente la pintura con la mejor relacin costo/beneficio. En este estudio se realizaron diferentes ensayos acelerados cuya influencia sobre los recubrimientos fue evaluada mediante impedancia electroqumica y seguimiento de la fenomenologa del deterioro con el fin de determinar la durabilidad de las pelculas por el resultado de las evaluaciones electroqumicas y la modelacin estadstica del deterioro. Ensayos como el de radiacin UV/humedad (QUV) segn la norma ASTM G154 (ciclo1) permitieron conocer mediante fallas prematuras de delaminacin la pobre adhesin del producto Uretano-Mastic sobre acero galvanizado adems de la tendencia al agrietamiento de dos de los productos alqudicos despus de 2000 horas de exposicin. De otro lado, puede establecerse una correlacin fenomenolgica entre los defectos presentados para el producto Uretano-Mastic en ensayo QUV, cmara de humedad y ensayo de campo simulado dado que en todos se present delaminacin prematura del recubrimiento siendo ms acelerada en el ensayo de radiacin. Se midi el cambio en las propiedades electroqumicas de los recubrimientos con ayuda de la capacitancia y resistencia del recubrimiento, las cuales estn muy relacionadas con la cantidad de agua absorbida y el efecto barrera respectivamente, adems se midieron otros parmetros no convencionales gracias al uso de elementos de fases constante. Segn estos parmetros se establece que el sistema clorocaucho/hierro micceo tiene un buen desempeo respecto a los dems cuando se somete a una alta humedad y NaCl. Palabras Claves: Pinturas anticorrosivas, ensayos acelerados, impedancia electroqumica, modelos de duracin.

  • INTRODUCCIN Los recubrimientos orgnicos actualmente constituyen una de las principales alternativas de proteccin de materiales expuestos a intemperie. Por lo tanto un sin nmero de investigaciones han sido impulsadas para a establecer metodologas adecuadas de aplicacin, clculo de tiempos de mantenimiento, evaluacin del estado de los mismos, adems de la caracterizacin correspondiente a la tipologa de falla y a la estimacin del tiempo de ocurrencia de la misma. De acuerdo con lo anterior, se ha establecido que el tipo de defectos que presenta una pintura se encuentra asociado principalmente a la influencia de diversos factores meteorolgicos, ambientales, de preparacin superficial, as como de los procesos de aplicacin y del tipo de sustrato(1-4)). Es de esta manera como para cada resina se presentan defectos tales como entizamiento, saponificacin, prdida de brillo y color, agrietamiento adems de los defectos ms comnmente reportados como ampollamiento y corrosin; su presencia estar en funcin de los efectos producidos por humedad, radiacin, temperatura, cloruros, sulfatos entre otros factores(5-9)). Adems de los defectos fsicos obtenidos directamente del deterioro de los recubrimiento, la espectroscopa de impedancia electroqumica (EIS) suele usarse en este tipo de sistemas debido a la informacin que puede proveer respecto a procesos relacionados con el deterioro de un material, generalmente asociados a la difusin de agua, presencia de electrolito en la interfase metal-recubrimiento o aparicin de defectos no visibles a corto tiempo como poros y delaminacin. Se han desarrollado diversas metodologas para calcular el desempeo de un esquema de pintura que ha sido sometido a diversas condiciones. Entre ellas destaca la propuesta por Bierwagen (10), en el cual establece tiempos de falla para diferentes tipos de ensayos acelerados, permitiendo conocer en cortos perodos el tiempo de falla de un recubrimiento a condiciones aceleradas, adems de un parmetro llamado velocidad de falla que posibilita la comparacin entre distintos sistemas, incluso si no es necesario el clculo del tiempo de falla real.

    ANTECEDENTES En el marco del proyecto PATINA (2002)(7) se realizaron evaluaciones de sistemas de recubrimientos orgnicos que incluyeron tanto exposiciones de campo, como ensayos acelerados. Los resultados de este proyecto incluyen desde tipologas de fallas que se presentaron en funcin de cada ambiente hasta anlisis por medios electroqumicos, constituyndose de esta manera en un referente para metodologas de evaluacin de materiales. De otro lado, se encuentran investigaciones en donde se hacen evaluaciones en ensayos acelerados y se obtienen resultados sobre las propiedades morfolgicas, fsicas y electroqumicas que dan cuenta del estado del recubrimiento y el avance del deterioro producido por diversos factores ambientales, tal es el caso de la investigacin planteada por Yang et. al. (11), en donde un recubrimiento es sometido a ensayos de radiacin UV, y a radiacin alternada con la prueba prohesion. De las respuestas obtenidas de estos dos ensayos se realizaron anlisis mediante SEM (microscopia electrnica de barrido) y AFM (Microscopia de fuerza atmica) de la pintura antes y despus de exponerla, as como un seguimiento de la prdida de brillo de la misma, lo que les permiti evidenciar que la radiacin UV era el principal factor causante de deterioro adems que la presencia de alta temperatura y periodos de humectacin largos promueven la formacin de ampollas grandes.

  • En otro trabajo, Yang et. al. (12) evalan pinturas de poliuretano de bajo brillo sometidas a condiciones similares al del trabajo mencionado anteriormente, y la evaluacin se realiza mediante SEM, AFM, EIS, medicin de espesor, adherencia antes y despus de la exposicin; determinando que una vez la superficie es erosionada por la degradacin UV, la resistencia del recubrimiento al igual que su adherencia por efecto de la permeabilidad de la pelcula disminuye. Es de acuerdo a estudios como los mencionados anteriormente, que se plante la evaluacin de diferentes sistemas de recubrimientos anticorrosivos en cmara salina, cmara de humedad y cmara UV/condensacin (QUV), se analizaron los resultados obtenidos en las mismas y se establecieron las relaciones y diferencias para cada pintura como resultado de los ambientes a los que fueron sometidas. El anlisis de las espectroscopa de impedancias suele hacerse de manera grfica usando los distintos tipos de representacin, Nyquist o Bode, pero tambin se suelen analizar realizando un ajuste a un circuito equivalente con elementos pasivos que representen los fenmenos fisicoqumicos que all ocurren, entre los circuitos ms usados en la evaluacin de recubrimientos orgnicos est el propuesto por Haruyama (13), figura 1, el cual genera un muy bien ajuste si es usado en conjunto con elementos de fase constante a cambio de capacitancias puras. La variable que ha sido considerada de mayor importancia es la resistencia a la transferencia de carga, ya que est ntimamente relacionada con la susceptibilidad del sustrato y en ltimas su deterioro, la resistencia y capacitancia del recubrimiento brindan informacin sobre los procesos que se llevan a cabo en el material protector (14). Biergawen y colaboradores (10) ha desarrollado una metodologa para calcular tiempos de falla ( ) y velocidades de falla

    ( ) usando las ecuaciones 1 y 2.

    (1)

    (2)

    Figura 1. Circuito de Haruyama para recubrimientos con dos constantes de tiempo.

    Donde es el mdulo de impedancia a la menor frecuencia posible, 10 mHz para la presente

    investigacin, es el mdulo para el acero galvanizado el cual puede aproximarse a 0, y

    es el mdulo inicial. Los tiempos de falla son tiles para predecir cundo un recubrimiento pierde su capacidad protectora, asumiendo generalmente un del orden . Por

    otro lado, es usado ms para fines de comparacin entre diferentes esquemas, y mientras

    mayor sea este valor mejor ser el nivel de proteccin. En la presente investigacin se pretende entonces estudiar la durabilidad respecto al deterioro fenomenolgico de los recubrimientos y la evolucin de propiedades electroqumicas a travs del tiempo, permitiendo establecer tiempos de falla a partir de parmetros electroqumicos que permitan la comparacin del desempeo entre los esquema de pintura estudiados.

  • PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

    Para la evaluacin de 5 sistemas de recubrimientos anticorrosivos estos fueron aplicados sobre lminas de acero al carbono de 3mm y galvanizadas por inmersin en caliente. Dentro de las pinturas se encuentran: 3 sistemas alqudicos (A, B, C), donde A es un recubrimiento rico en zinc con un espesor promedio de 204 m y B una modificacin del anterior con hojuelas de acero inoxidable y un espesor de 186 m, ambos con un porcentaje de slidos del 96%. C tiene un 50% de slidos y un espesor promedio de 114 m. Un sistema uretano mastic (D) y un sistema cloro-caucho (E), con 125 m y 138 m de espesor promedio respectivamente. Una vez curadas 6 probetas de cada producto fueron expuestas en: cmara de humedad bajo la norma ASTM D870 durante 4752 horas, cmara salina segn el estndar ASTM B117 durante 3600 horas aproximadamente y finalmente al ensayo de UV/condensacin de acuerdo con la norma ASTM D4587 durante 6000 horas y en un ensayo de campo simulado con roco dos veces por semana de agua al 1% de NaCl. Adicionalmente, se estudi el cambio morfolgico de las probetas sometidas a radiacin UV mediante Microscopa de Fuerza Atmica (AFM), con un equipo Nanosurf easyScan 2 FlexAFM,. A estas probetas se les hizo monitoreo continuo del cambio en los parmetros fsicos de color con un equipo color reader CR-10 Konica Minolta Sensing, INC y brilllo mediante un micro-TRI-gloss B4525 BYK Gardner. Los ensayos de EIS se realizaron en un potensiostato/galvanostato Gamry Ref 600, en un rango de frecuencias de 10 kHz a 3 mHz, a potencial de circuito abierto y una amplitud de 10 mV; el electrolito usado fue una solucin acuosa de NaCl 0.05% en peso. Finalmente, se realizaron medidas de adherencia a probetas expuestas y sin exponer en el ensayo de cmara UV/condensacin mediante el ensayo de Pull-Off bajo la norma ASTM D4541 y la adherencia por el mtodo de desprendimiento de material de una cuadrcula mediante la norma ASTM D3359.

    RESULTADOS Y DISCUSIONES

    De los sistemas aplicados se encontraron coincidencias en los resultados obtenidos en las tres cmaras para el sistema Uretano Mastic (sistema D), puesto que en los tres ensayos acelerados al que fueron expuestas las pinturas sufrieron la misma tipologa de deterioro, es decir, se present delaminacin de la pelcula sin presentar ampollamiento o corrosin aparente del sustrato, en tal caso, la principal influencia se le atribuye a la humedad que se presenta en los tres ensayos y que en el caso de las probetas expuestas en el ensayo UV/condensacin origin la falla con tan solo 300 horas de exposicin. Este mismo fenmeno de delaminacin se present en las placas expuestas en campo simulado. Aunque despus de un ao el rea delaminada no corresponde en magnitud a los resultados obtenidos en ensayos acelerados, la tipologa de deterioro en todos los ambientes utilizados es la misma.

  • Tabla 1. Adherencia de los recubrimientos antes de la exposicin

    Esquema ASTMD 4541 (lb/inch2) ASTM D3359

    A 700-1000 3B

    B 700-900 3B

    C 400 1B

    D 1400 5B

    E 700 4B

    La irrupcin de la humedad deteriora la unin que se genera inicialmente entre el recubrimiento y el sustrato, estas fuerzas de adhesin de la interfase se ven alteradas dada la alta permeabilidad de la pelcula que favorece la delaminacin(15). Lo anterior se comprueba con el valor de adherencia que se registra para este sistema, que es el ms alto antes de la exposicin en cmaras y posteriormente el sistema se delamin por completo, ver Tabla 1. De otro lado, se encontr que las pelculas alqudicas en condiciones de humedad saturada presentan principalmente ampollamiento durante las primeras 48 horas, de lo que se deduce que estos recubrimientos tienen alta permeabilidad, tanto los que presentan un mayor contenido de slidos (pinturas A y B, con un 96%), como el que presenta un porcentaje del 50% pintura C. Es bien sabido que recubrimientos ricos en zinc tienen una permeabilidad relativamente alta debido a las partculas de zinc dispersas en la matriz; no obstante, esto se suele compensar cuando se empiezan a generar productos de corrosin de zinc (16). Pese a su naturaleza similar, su comportamiento no fue el mismo en todas las cmaras expuestas. En el caso del ensayo de radiacin UV no se present ampollamiento durante las ms de 6000 horas de exposicin. En lugar de ello, se presentaron cambios en el color y brillo con respecto a la medida inicial, agrietamiento y descascaramiento solo para A y B, lo que caus la falla de estas pinturas sobre las 4000 horas de exposicin; mientras que para C se report entizamiento. Caso contrario al ocurrido en cmara salina donde los defectos que primaron fueron ampollamiento y corrosin. Con respecto a los ensayos en campo simulado los defectos que se presentan hasta ahora son puntos de corrosin cuya magnitud es inferior a la presentadas en el ensayo de cmara salina. La pintura de cloro-caucho (sistema E) cuyo primer posee la misma resina base, present ampollamiento en cmara de humedad sobre las 1000 horas de ensayo, mientras que en cmara salina se present el ampollamiento sobre las 1600 horas, sin embargo, en todos los casos aunque la densidad aument con las horas de exposicin, el tamao en todos los casos fue una mezcla de grado 4F y unas pocas 8D (Segn la norma de evaluacin ASTM D714) sin mayor evolucin del mismo. Adems se observaron puntos de corrosin cuyo tamao y densidad no super el nivel 6P con 1% en rea corroda (la corrosin presente en las placas se evalo bajo la norma ASTM D610) al final del ensayo. De igual manera que en el caso de las pinturas anteriores, la tipologa de deterioro en los ensayos de campo simulado son puntos de corrosin, sin embargo, estos puntos an despus de un ao no son equivalente a los resultados obtenidos en el ensayo de cmara salina. Una vez finalizados los ensayos de UV/condensacin, se caracterizaron las superficies de dos de los sistemas (E y A), sin y con exposicin, mediante AFM. Para el sistema E sin exponer (Figura 1a), aunque se observan irregularidades propias del sistema de aplicacin, se registraron rugosidades de 38 nm aproximadamente. Una vez el sistema fue expuesto (Figura 1b) se obtuvieron rugosidades de 460 nm aproximadamente para ms de 6000 horas de exposicin. Por su parte, para el sistema A las rugosidades iniciales son de 250 nm, mientras que para el momento del retiro por falla de las placas (4000 horas), la rugosidad alcanz valores cercanos a los 890 nm. Esta diferencia en los valores de rugosidad obtenidos puede ser

  • atribuida al alto porcentaje de slidos que contiene esta ltima (90%) comparado con el sistema E (menor al 50%). De otro lado, la rugosidad y la apariencia de ambas probetas expuestas puede atribuirse al tipo de falla presente en la pelcula, donde para el sistema A se muestra que la matriz del recubrimiento se encuentra afectada lo que correspondera a una falla estructural de la resina mientras que para el caso de la pintura E una mayor durabilidad de la resina puede deberse a la presencia de absorbedores de luz en la composicin qumica de la pintura.

    Los ensayos de brillo y color dan cuenta del estado superficial de las pinturas. En el caso de la pelcula A se aprecian grandes disminuciones de brillo (ver figura 4) en el tiempo aunque no se reporta el ltimo valor de 6000 horas dado que fall previamente y fue retirada del ensayo. En el caso de la pintura B cuyo valor a las 3000 horas se haba incrementado con respecto al inicial present finalmente una reduccin de dicho valor. Los cambios en el brillo de las pelculas son atribuidos principalmente al cambio morfolgico de la pelcula ocasionada principalmente por la radiacin UV y que puede ser efecto del deterioro de compuestos de la pelcula que sean rotos por los fotones de luz incidente. Para la pintura D no se reportan datos en el tiempo de brillo puesto que esta fall a las 300 horas de exposicin.

    a b a b

    Figura 2. AFM de pintura E a) antes

    y b) despus de radiacin

    QUV/condensacin

    Figura 3. AFM de pintura A a) antes

    y b) despus de radiacin

    QUV/condensacin

  • El color reportado como el valor de E calculado mediante la expresin (3) (17) fue graficado como se muestra en la figura 5. Los datos para el recubrimiento A solo se reportan hasta 3000 horas puesto que fall posteriormente. La pintura D, igual que en el caso del brillo no se consider por su falla prematura. Las tres pinturas alqudicas (A, B y C) presentan variaciones

    importantes en E, es decir, en el color. Estas variaciones pueden estar explicadas por la prdida de pigmentos o de compuestos presentes en la zona ms externa de la pelcula al inicio del ensayo y que fueron afectados por la radiacin UV. Finalmente, la pintura E fue la que menos variacin tuvo con respecto a los cambios de color.

    (3)

    Donde, E: es la diferencia de color, L es la luminosidad, a y b son coordenadas de color. Estudios de espectroscopa de impedancia electroqumica

    Cmara salina

    Segn la figura 6, la evolucin de la resistencia de poro (Rp) en condiciones de alta salinidad y humedad muestra como luego de 1500 horas de exposicin los esquemas de pintura pueden ordenarse de mejor a peor estado segn el orden E>C>B>A>D. Es importante aclarar que el recubrimiento D present una fuerte delaminacin a pocas horas de iniciado el ensayo y por tal motivo no fue incluido en las figuras. Tambin se puede observar como el recubrimiento B, el cual es rico en zinc y tiene hojuelas de acero inoxidable, presenta un Rp inicial muy bajo, esto se debe al contacto elctrico que existe entre los diferentes aditivos conductores de la matriz con el fin de aumentar el efecto anticorrosivo a tiempos prolongados (16), lo cual puede ser corroborado a tiempo mayores en la figura 6, donde se observa como Rp incrementa sbitamente para el recubrimiento B y se mantiene durante 400 horas, mostrando la eficacia de la inclusin de hojuelas de acero inoxidable que actan como barrera y aceleran la formacin de xidos de zinc que impiden el paso de electrolito al sustrato.

    0 500 1000 150010

    3

    104

    105

    106

    107

    108

    109

    A

    B

    C

    E

    Rp

    (o

    hm

    .cm

    2)

    Tiempo (h)

    0 500 1000 150010

    4

    105

    106

    107

    108

    109

    1010

    1011

    1012

    1013

    1014

    A

    B

    C

    E

    Rtc

    (o

    hm

    .cm

    2)

    Tiempo (h)

    0 500 1000 1500

    10-10

    10-9 A

    B

    C

    E

    Cp (

    F/c

    m2)

    Tiempo (h)

    Figura 5. Diferencia de color Vs Tiempo de

    exposicin al ensayo UV/condensacin

    Figura 4. Brillo Vs Tiempo de exposicin al

    ensayo UV/condensacin Figura 5. Diferencia de color Vs Tiempo de

    exposicin al ensayo UV/condensacin

    Figura 4. Brillo Vs Tiempo de exposicin al

    ensayo UV/condensacin

  • 0 500 1000 15000,75

    0,80

    0,85

    0,90

    0,95

    1,00 A B

    C

    E

    nc

    Tiempo (h)0 500 1000 1500

    10

    12

    14

    16

    18

    20

    22

    24

    26 A B

    C

    E

    ln(|

    Z|)

    Tiempo (h)

    Figura 6. Parmetros calculados con ajuste a circuito equivalente de los esquemas de pintura expuestos en cmara salina.

    De la misma manera la resistencia a la transferencia de carga (Rtc) nos confirma esta hiptesis, mostrando un orden de desempeo de mayor a menor de la siguiente manera E>C>B>A>D. Como ya se haba mencionado, Rtc es el parmetro idneo cuando se quiere evaluar el desempeo de un esquema de pintura, ya que Rp es muy susceptible al tipo de resina y agregados que tenga el recubrimiento, y por esto solo debera usarse con el fin de corroborar los mecanismos de proteccin para los que fueron diseados los recubrimientos y no para establecer capacidades de proteccin anticorrosiva. La capacitancia del recubrimiento y el termino exponencial del CPE usado en el circuito equivalente, nos confirman la susceptibilidad a la absorcin de agua y cambios geomtricos en el recubrimiento, estableciendo el siguiente orden de desempeo, E>C>B>A>D.

    Cmara de humedad

    En condiciones de alta humedad la resistencia de poro est asociada a la capacidad del recubrimiento de retener o transferir agua hacia el sustrato y no a procesos de proteccin catdica ya que a falta de electrolito, los procesos para produccin de xidos de zinc son ms lentos. El sistema D present delaminacin aproximadamente a 200 horas, pero para este caso se incluy en las figuras con el fin de observar como la Rp de este recubrimiento se mantiene ms alta que las dems despus de 500 horas, incluso cuando hay una delaminacin casi total, esto se debe a que el recubrimiento como tal se encuentra en buen estado, sin embargo su proteccin es nula ya que no est en contacto directo con el sustrato. Estudiando la evolucin del Rtc en la figura 7 es posible notar como A cae rpidamente, pero luego de 500 horas incrementa su nivel de proteccin por encima de C y B. Debido a la fuerte susceptibilidad en este medio, y sabiendo que una vez producido el defecto es posible que el proceso de corrosin sea disminuido por los productos de corrosin generados, el orden de proteccin se realizar a 200 horas del ensayo: E>C>B>A>D. El historial del trmino exponencial nc y la Rc confirman este resultado.

    0 500 1000 150010

    4

    105

    106

    107

    108

    109

    A

    B

    C

    D

    E

    Rp (

    ohm

    .cm

    2)

    Tiempo (h)

    0 500 1000 150010

    4

    105

    106

    107

    108

    109

    1010

    1011

    1012

    1013 A

    B

    C

    D

    E

    Rtc

    (ohm

    .cm

    2)

    Tiempo (h)0 500 1000 1500

    10-11

    10-10

    10-9

    10-8

    A

    B

    C

    D

    E

    Cp (

    F/c

    m2)

    Tiempo (h)

  • 0 500 1000 15000,65

    0,70

    0,75

    0,80

    0,85

    0,90

    0,95

    1,00 A

    B

    C

    D

    E

    nC

    Tiempo (h) 0 500 1000 1500

    10

    12

    14

    16

    18

    20

    22

    24

    A

    B

    C

    D

    E

    ln(|

    Z|)

    Tiempo (h) Figura 7. Parmetros calculados con ajuste a circuito equivalente de los esquemas de

    pintura expuestos en cmara humedad.

    Tiempos de falla y velocidad de falla

    Luego de realizar las regresiones segn las ecuaciones (1) y (2) se determinaron los tiempos de falla en ambas cmaras, ver la tabla 2 y tabla 3. Con excepcin del recubrimiento D que present un deterioro prematuro y anmalo en todos los medios de exposicin, existe buena concordancia en el orden del desempeo encontrado al evaluar propiedades fsicas y parmetros derivados de medidas electroqumicas. Numricamente existe mejor correspondencia en cmara niebla salina. Para ambos ensayos el orden desempeo de mayor a menor fue E>C>B>A>D. En cmara de niebla salina, el tiempo de falla segn el mdulo de impedancia tfalla(IZI0,01Hz) no concuerda con el orden de los dems tiempos, mostrando errneamente que C tiene un tiempo de falla ligeramente superior a E. Por esta razn es recomendable usar la velocidad de falla cuando el propsito es comparar entre sistemas.

    Tabla 2. Tiempos de falla calculados con diferentes mtodos para los esquemas de pintura expuestos en cmara de humedad, todas las unidades en horas.

    Recubrimiento tfalla(Rtc) tdefecto (blister size 8) tfalla(IZI0,01Hz)

    A 30 48 25,2 117,8 B 48 72 25,6 123,1 C 180 48 46,8 390,0 E 200 1176 64,5 438,8

    Tabla 3. Tiempos de falla calculados con diferentes mtodos para los esquemas de pintura expuestos en cmara de niebla salina, todas las unidades en horas

    Recubrimiento tfalla(Rtc) tdefecto (% corrosin 0.01%) tfalla(IZI0,01Hz)

    A 48 347 43,0 168,1 B 380 698 95,9 454,5 C 870 1024 162,3 1373,0

    E 1300 1513 188,9 1351,0

    CONCLUSIONES

    Tanto por anlisis fenomenolgico, como por el estudio de la evolucin de propiedades electroqumicas y clculo de velocidades de falla, se establece que el recubrimiento E presenta muy buenas propiedades protectoras en condiciones de humedad, radiacin UV y alta salinidad. El recubrimiento D presenta una delaminacin pronunciada a cortos tiempos de

    a b

  • exposicin, muy probablemente por la interaccin con el sustrato una vez sometida a un estrs fisicoqumico. Se demostr el efecto anticorrosivo de las hojuelas de acero inoxidable en el recubrimiento B, sin embargo no fue suficiente para sobrepasar a C en propiedades protectoras. Las fallas presentadas por A y B, a diferencia de los otros sistemas, son causadas por un deterioro estructural de la resina y la prdida de pigmentos y compuestos protectores por la erosin ocasionada por la intemperie.

    El parmetro de velocidad de falla es un mejor indicador de desempeo que el tiempo de falla, donde este ltimo se calcula a partir de un valor arbitrario de impedancia, que en algunos casos no concuerda con el tiempo de aparicin de defecto. El ensayo de campo simulado despus de un ao de exposicin solo present la tipologa de deterioro similar a la de ensayos acelerados para la pintura D, en el caso de las otras pinturas solo se encontraron puntos de corrosin al igual que los presentados en cmara salina pero de un orden de magnitud inferior.

    AGRADECIMIENTOS

    Este trabajo fue financiado por CIDEMAT de la Universidad de Antioquia, ISA E.S.P. y Colciencias mediante el proyecto cdigo 1115 454 25003. Los autores tambin reconocen con gratitud la ayuda del personal del Grupo CIDEMAT de la Universidad de Antioquia y la colaboracin del personal de ISA E.S.P.

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