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INTRODUCCION

El presente trabajo tiene como finalidad ampliar los conocimientos teóricos que se imparten en la cátedra, mediante la investigación bibliográfica de este tema.Se pretende con ello enfocar varios puntos de vistas sobre un tema que es suma importancia dentro de la carrera de mantenimiento, en vista de los efectos indeseables que la corrosión deja en equipos, maquinarias y estructuras.

Se plantearán las posibles soluciones a este fenómeno natural de los materiales, como lo son las protecciones en sus diferentes versiones.

El trabajo consta de un desarrollo el cual como fue indicado ha sido redactado mediante la investigación en textos.

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INDICE Introducción……………………………………….…….…………………………1 Índice………………………………………………………..………………………2 Presentación……………………………………………….………………...…….3 Definición de corrosion……………………………………………………...

…….4 Importancia económica…………………………………….………………..……5 Tipos de corrosion…………………………………...…………………..…..……6 Corrosion galvánica y uniforme…………………………….…………….…….14 Corrosion química………………………………………………………….….…18 Corrosion atmosférica……………………………………….…….…….………20 Determinación de la velocidad de corrosion….………………….……………

23 Velocidad de oxidación……………………………….……….………..……….24 Factores que influyen en la corrosion………………….

……………………….26 Factores que retardan el proceso de corrosion..............……………….

…….26 Inhibidores…………………………………….………...………………………..36 Pasivadores………………………………………………………...…………….38 Protección catódica……………………………………………………………...39 Ánodos de sacrificio……………………………………………………….

……..41 Conclusiones……………………………………………………………...……...42 Recomendaciones………………………………………………………...….….43 Bibliografía………………………………………………………………......……44

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PRESENTACIÓN

El término “corrosión” siempre ha tenido connotaciones negativas.

Usualmente es asociado al rápido deterioro de un metal, pero un conocimiento de su naturaleza nos permite sacar ventaja de este fenómeno. Es la misma corrosión, utilizada con un buen criterio para obtener beneficios, la que nos permite prolongar la durabilidad de nuestro acero en los ambientes más agrestes.

La naturaleza de este fenómeno y el manejo de sus características nos permiten el uso de metales en ambientes agresivos con una excelente durabilidad a bajos costos.

Una visión diferente nos ayuda a proteger nuestro acero de mejor forma y a una notoria reducción de actividades de mantenimiento y control.

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DEFINICIÓN DE CORROSION

En la actualidad el término corrosión se aplica solamente al ataque electroquímico de los metales, aunque algunos autores opinen que no es muy estricto y se puede considerar a los no metales como cerámica, plásticos, goma, etc.

Se entiende por corrosión como la destrucción o deterioro de un material a causa de la reacción

con su medio ambiente. Uno de sus factores que limitan la vida de las piezas metálicas y no metálicas en servicio es el ataque físico-químico que sufren en el medio que los rodea.

A causa de ese fenómeno los metales pierden su estado elemental y retornan al estado combinado (formando los minerales, como los óxidos, sulfuros, carbonos, hidróxidos, etc.) De origen. Los componentes químicos de los productos de corrosión constituyen la misma composición química de los minerales.

Es necesario tener claro que la corrosión involucra un cambio químico y que el deterioro de los materiales por causas físicas no debe ser llamado corrosión. En algunos casos, el ataque químico se acompaña de deterioro físico (por ejemplo: erosión), por lo que este fenómeno se describe como corrosión-erosión

Los metales están continuamente expuestos a la acción atmosférica, que, como ya se ha dicho, está compuesta principalmente de 79 partes de nitrógeno y 21 partes de oxígeno. También sabemos que el nitrógeno es un gas prácticamente inerte, por lo que la acción atmosférica depende prácticamente del oxígeno. Los metales son por lo general bastante estables por lo que sin colaboración de otro agente la acción del oxígeno sobre estos es muy débil.

Por lo tanto, la corrosión atmosférica es la producida por la acción combinada del oxígeno del aire y la humedad. Pero existe también la corrosión química, producida por la acción de los ácidos y los álcalis.

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Como en la atmósfera siempre existe humedad a la temperatura ambiente, los metales se destruyen más por corrosión que por la oxidación. Siendo sus efectos muchos mayores en los metales que se encuentren en contacto directo con agua, como por ejemplo, las estructuras marinas. El hierro, en presencia de la humedad y del aire, se transforma en óxido y, si el ataque continúa, termina por destruirse todo él.

La corrosión, en el caso de los metales, es el paso del metal del estado libre al combinado mediante un proceso de oxidación. Para que un metal pase del estado libre al estado combinado, es preciso que ceda electrones (en términos químicos que se oxide). Así, en el hierro pueden tener lugar las transformaciones. Estas transformaciones solo tienen lugar en presencia de elementos capaces de captar electrones (oxidantes: O2, S, Cl2, Br2, I2, H+, etc.). Por tanto, la acción corrosiva del aire es un efecto combinado de la humedad, contaminaciones gaseosas (principalmente óxidos de azufre) y partículas sólidas.

Depende, por tanto también, de la situación geográfica, pues los productos de corrosión son distintos: en el aire del campo son óxidos o carbonatos, en las zonas industriales se encuentra ácido sulfúrico, mientras que junto al mar, contienen algunas sales. En los distritos fabriles, a causa de los ácidos, es más rápida la corrosión, mientras que junto al mar o las ciudades, más profunda, como consecuencia de la mayor conductividad eléctrica de la lluvia y la tendencia a formarse cloruros o sulfatos solubles.

La corrosión se manifiesta en los metales principalmente como en: el hierro, níquel y cobre.

IMPORTANCIA ECONÓMICA

La corrosión causa pérdidas enormes y desgracias incalculables, debidas a accidentes producidos por la rotura de piezas debilitadas por la oxidación y la corrosión

Ocasiona fallos en las instalaciones industriales (roturas de calderas, tuberías de conducción de gas o hidráulicas, cascos de buques, estructuras metálicas, etc.). Desde el punto de vista económico la corrosión ocasiona pérdidas muy cuantiosas; solo en EE.UU supone unos veinte mil millones de dólares anuales. A partir de este dato es fácil comprender el hecho de que la corrosión sea responsable de que de 1/4 a 1/3 de la producción mundial de acero se dedique a la reposición de las estructuras metálicas deterioradas.

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TIPOS DE CORROSIÓN

Tipos de corrosión según sus causas .

La corrosión es un fenómeno muy complejo, cuyas verdaderas causas y forma de actuar no se han aclarado por completo.

Actualmente, sin embargo, se admite que la corrosión se produce por dos clases de acciones fundamentales: por acción electroquímica y por acción exclusivamente química.

1. Corrosión de ataque uniforme.

El ataque uniforme es la forma más común de corrosión.

Esta es generalmente caracterizada por una reacción química o electroquímica que procede uniformemente sobre la entera superficie de exposición o sobre una gran área. El metal llega a ser más delgado con el tiempo y, eventualmente, falla. Por ejemplo, una pieza de acero o zinc inmersa en una solución de ácido sulfúrico actuará a una rara uniforme sobre la entera superficie. Una cubierta de lámina de acero mostrará esencialmente el mismo grado de óxido sobre su superficie exterior al interactuar con el medio circundante.

2. Corrosión galvánica o corrosión de dos-metales.

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Cuando existe una diferencia potencial entre dos metales distintos inmersos en una solución corrosiva o conductiva y se colocan en contacto se produce un flujo de electrones entre ellos. El metal menos

resistente a corrosión llega a ser “anódico”, es decir que cede electrones, entretanto que el más resistente llega a ser “catódico”. Esto es considerado como un tipo de reacción electroquímica. En la tabla FACTORES DE OXIDO REDUCCIÓN los elementos inferiores al cero tienen potenciales más bajos que los superiores. Bajo este concepto si tomamos dos elementos cualesquiera de la tabla, el inferior hará las veces de ánodo mientras que el otro hará las veces de cátodo.

3. Corrosión por hendidura.

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La corrosión por hendiduras se presenta en espacios confinados o hendiduras que se forman cuando los componentes están en contacto estrecho, otras áreas en las cuales se ha tapado por acción de empates u otros elementos solidos como pinturas, caucho, o material terroso.

Para que se presente la corrosión por hendidura, la hendidura debe ser muy cerrada, con dimensiones menores a un milímetro; no es necesario que las dos superficies de aproximación sean metálicas. También se ha reportado corrosión por hendiduras formada por varios materiales no metálicos (polímeros, asfaltos, vidrio, neopreno) en contacto con otras superficies metálicas.

Es un proceso altamente peligroso porque no se observa. El hecho de que esto pueda ocurrir es de una importancia especial en la aplicación y selección de materiales de juntas de dilatación, apoyos, etc.

4. Corrosión por picadura.

La corrosión por picadura se presenta por la formación de

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orificios en una superficie relativamente inatacada y las picaduras pueden tener varias formas

La forma de una picadura es a menudo responsable de su propio avance, por las mismas razones mencionadas en la corrosión por agrietamiento, es decir, una picadura puede ser considerada como una grieta o hendidura formada por sí misma.

Para reducir la corrosión por picadura se necesita una superficie limpia y homogénea, por ejemplo, un metal homogéneo y puro con una superficie muy pulida deberá ser generalmente, mucho más resistente que una superficie que tenga incrustaciones, defectos o rugosidad.

La corrosión por picadura es un proceso lento que puede llevarse meses y años antes de ser visible, pero que naturalmente, causará fallas inesperadas. El pequeño tamaño de la picadura y las minúsculas cantidades de metal que se disuelven al formarla, hacen que la detección de ésta sea muy difícil en las etapas iniciales.

La limpieza de la superficie y la selección de materiales conocidos, resistentes a la formación de picaduras en un medio ambiente determinado, es generalmente el camino más seguro para evitar este tipo de corrosión.

5. Corrosión ínter-granular.

Para entender este tipo de ataque es necesario considerar que cuando un metal fundido se cuela en un molde, su solidificación comenzó con la formación de núcleos al azar, cada uno de los cuales crece en

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un arreglo atómico regular para formar lo que se conoce con el nombre de granos o cristales.

El arreglo atómico y los espaciamientos entre las capas de los granos, son los mismos en todos los cristales de un metal dado; sin embargo, debido a la nucleación al azar, los planos de los átomos en las cercanías de los granos no encajan perfectamente bien y el espacio entre ellos recibe el nombre de límite de grano. Si se dibuja una línea de 2.5 cm de longitud sobre la superficie de una aleación, esta deberá cruzar aproximadamente 1000 límites de grano.

Los límites de grano son a veces atacados preferencialmente por un agente corrosivo y el ataque se relaciona con la segregación de elementos específicos o por la formación de un compuesto en el límite. La corrosión generalmente ocurre, porque el agente corrosivo ataca preferencialmente el límite de grano o una zona adyacente a él, que ha perdido un elemento necesario para tener una resistencia a la corrosión adecuada.

En un caso severo de corrosión ínter cristalina, granos enteros se desprenden debido a la deterioración completa de sus límites (figura No. 3j), en cuyo caso, la superficie aparecerá rugosa al ojo desnudo y se sentirá rasposa debido a la pérdida de los granos.

El fenómeno de límite de grano que causa la corrosión Inter cristalina, es sensible al calor por lo que la corrosión de este tipo, es un subproducto de un tratamiento térmico como la soldadura o el relevado de esfuerzos y puede ser corregido por otro tipo de tratamiento térmico o por el uso de una aleación modificada.

6. Lixiviación selectiva.

Se le denomina selectiva porque actúa solo sobre metales nobles como la plata-cobre o cobre-oro. Quizá la parte más nociva de esta clase de ataques está en que la corrosión del metal involucrado

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genera una capa que recubre las picaduras y hace aparecer al metal corroído como si no lo estuviera, por lo que es muy fácil que se produzcan daños en el metal al someterlo a una fuerza mecánica.

¿Qué causa la corrosión selectiva?

Las aleaciones tienen diferentes tipos de metales aleantes que tienen diferentes potenciales electroquímicos en un mismo medio. La diferencia de potencial genera un ataque en el elemento más activo de la aleación.

¿Cómo se previene?

- Seleccionar metales / aleaciones más resistentes.

- Controlar el medio para evitar la disolución de uno de elementos.

- Usar inhibidores.

7. Corrosión por erosión.

Cuando el movimiento del medio corrosivo sobre la superficie metálica incrementa la velocidad de ataque debido a desgaste mecánico, este recibe el nombre de corrosión por erosión. La importancia relativa del desgaste mecánico y la corrosión, es a menudo difícil de establecer y varia grandemente de una situación a otra, y el mecanismo de la erosión generalmente se atribuye a la remoción de películas superficiales protectoras, como por ejemplo, películas de óxido formadas por el aire, o bien, productos adherentes de la corrosión.

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La corrosión por erosión, generalmente tiene la apariencia de picaduras poco profundas de fondo terso, como se ve en la figura y el ataque puede presentar también una distribución direccional debido al camino seguido por el agente agresivo cuando se mueve sobre la superficie del metal.

La corrosión por erosión prospera en condiciones de alta velocidad, turbulencia, choque, etc., y frecuentemente se observa en impulsores de bombas, agitadores y en codos y cambios de dirección de tuberías. Los líquidos con suspensión conteniendo partículas sólidas duras pueden igualmente causar este tipo de problema.

La corrosión por erosión puede ser evitada por cambios de diseño o por selección de materiales más resistentes.

La corrosión por cavitación y desgaste (fretting) son formas especiales de la corrosión por erosión. La primera es causada por la formación y colapso de burbujas de vapor en la superficie del metal. Las altas presiones producidas por este colapso pueden disolver el metal, remover las partículas protectoras, etc.

La corrosión por desgaste (fretting) ocurre cuando las piezas de metal se deslizan una sobre la otra, causando daño mecánico a una o ambas piezas (Figura No. 3e) y el deslizamiento es generalmente un resultado de la vibración.

La corrosión se cree que juega uno de los siguientes papeles: el calor de la fricción oxida el metal y a continuación el óxido se desgasta, o bien, la remoción mecánica de las partículas protectoras de óxido, o los productos de la corrosión

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resultantes, dan como resultado la exposición de superficies limpias del metal al medio agresivo, en tal forma que el fenómeno corrosivo se acelera.

La corrosión por deslizamiento se atenúa utilizando materiales de construcción más duros, empleando lubricación o bien incrementando la fricción hasta un punto tal en que el deslizamiento es imposible.

8. Corrosión por esfuerzo.

Esta forma de corrosión ocurre en materiales y/o aleaciones sometidos a esfuerzos de tensión y expuestos a determinados ambientes.

Este tipo de ataque da lugar a grietas que provocan la rotura del metal. Generalmente se originan perpendiculares al esfuerzo aplicado.

En el proceso de corrosión por esfuerzos se distinguen claramente dos etapas: la formación de la grieta, denominado periodo inicial, y la propagación de dicha grieta.

CORROSION GALVANICA Y UNIFORME

También conocida como corrosión bimetálica. Ocurre cuando dos metales diferentes se acoplan electrolíticamente en presencia de un ambiente corrosivo. Uno de ellos se corroe preferentemente mientras el otro es protegido de dicha corrosión.

Cualquier metal se corroe cuando se acopla con otro con un potencial más positivo o más noble en la serie galvánica. Al mismo tiempo, el metal más noble se protege de la corrosión.

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El ataque uniforme sobre grandes áreas de una superficie metálica es la forma más común de la corrosión y puede ser húmeda o seca, electroquímica o química, siendo necesario seleccionar los materiales de construcción y los métodos de protección como pintura, para controlarla.

Por otra parte, la corrosión uniforme es la forma más fácil de medir, por lo que las fallas inesperadas pueden ser evitadas simplemente por inspección regular.

La corrosión galvánica se presenta, cuando dos metales diferentes en contacto o conectados por medio de un conductor eléctrico, son expuestos a una solución conductora. En este caso, existe una diferencia en potencial eléctrico entre los metales diferentes y sirve como fuerza directriz para el paso de la corriente eléctrica a través del agente corrosivo, de tal forma que el flujo de corriente corroe uno de los metales del par formado.

Mientras más grande es la diferencia de potencial entre los metales, mayor es la probabilidad de que se presente la corrosión galvánica debiéndose notar que este tipo de corrosión sólo causa deterioro en uno de los metales, mientras que el otro metal del par casi no sufre daño.

El metal que se corroe recibe el nombre de metal activo, mientras que el que no sufre daño se le denomina metal más noble.

La relación de áreas entre los dos metales es muy importante, ya que un área muy grande de metal noble comparada con el metal activo, acelerará la corrosión, y por el contrario, una mayor área del metal activo comparada con el metal noble disminuye el ataque del primero.

La corrosión galvánica a menudo puede ser reconocida por el incremento del ataque junto a la unión de los metales, como se indica en la figura No. 3c y este tipo puede ser controlado por el uso de aislamientos o restringiendo el uso de uniones de metales cuando ellos forman diferencias de potencial muy grande en el medio ambiente en el que se encuentran. La diferencia de potencial puede ser medida, utilizando como referencia la serie galvánica de los metales y aleaciones que se presentan más adelante, en la serie de los potenciales tipo (standard) de óxido de reducción.

Otro método para reducir la corrosión galvánica, es evitar la presencia de grandes áreas de metal noble con respecto a las de metal activo. Corrosión galvánica o de dos metales

Cuando existe una diferencia potencial entre dos metales distintos inmersos en una solución corrosiva o conductiva y se colocan en contacto se produce un flujo de electrones entre ellos. El metal menos resistente a corrosión llega a ser

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“anódico”, es decir que cede electrones, entretanto que el más resistente llega a ser “catódico”. Esto es considerado como un tipo de reacción electroquímica.

Si dos metales de distinta tensión galvánica, como el hierro y el cobre, puestos en contacto, se sumergen en una solución de cloruro sódico, la sal se ioniza según la ecuación:

Cl Na → Cl- + Na+

Los iones Cl- van al ánodo (positivo), formado por el hierro, al contacto con él se descargan y lo atacan, formando cloruro ferroso.

Los iones Na+ van al cátodo (negativo), formado por el cobre, donde se descargan y reacciona con el agua.

La sosa (Na O H) reacciona sobre el cloruro ferroso, dando hidróxido ferroso.

Cl Na → Cl- + Na+

2 Cl Fe Cl Fe 2 + →

2 2 2 Na + 2 H O → 2 Na O H + H

Na O H Cl Fe 2 Cl Na (O H) Fe transforma en “orín”, producto muy complejo de composición variable y cuyo constituyente fundamental es el óxido férrico hidratado Fe2 O3 H2O.

El orín es el producto típico de la corrosión del hierro.

El hidrogeno formado en el cátodo formaría una capa gaseosa alrededor de él, que lo aislaría parando la reacción, o sea, la corrosión, si el oxígeno disuelto en la solución no lo quemase a medida que se forma. Por tanto, el oxígeno tiene una doble acción: como oxidante del hidróxido ferroso y como despolarizante del cátodo, siendo esto último de importancia capital, hasta el punto de que la marcha de la corrosión depende de la velocidad de la despolarización.

• Metal corroído.- En general, cuando estén dos metales en contacto en una solución sufrirá la corrosión el metal de menor potencial de la serie galvánica, o sea, el que esté más cerca del lado activo y actúe, por tanto, de ánodo.

Así, por ejemplo, si en una plancha de hierro galvanizada (recubierta de cinc) se produce un poro en el revestimiento de cinc, este, que es el de menor potencial, actuará de ánodo, y el hierro, de cátodo, produciéndose la corrosión en el ánodo, es decir en el cinc.

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En cambio, si en una placa de hierro estañado se produce en la película de estaño un poro, como el hierro es de menor potencial, actuará de ánodo, resultando afectado de corrosión.

La posición de los metales en la serie galvánica no da una indicación absoluta de la forma en que se ha de producir la corrosión, pues a veces diversos factores hacen cambiar la polaridad. Por ejemplo, los jugos ácidos de las frutas en conserva hacen al estaño anódico y al hierro catódico, no produciéndose corrosión en el interior de los botes de conserva aunque existan poros en el recubrimiento.

Para que se produzca la corrosión no es necesario que los metales estén en contacto, sino que es suficiente que estén en las proximidades. Y tampoco hace falta una solución salina, pues la corrosión se produce en un metal enterrado si en las proximidades hay otro catódico con respecto a él. Puede producirse la corrosión sin que ni siquiera exista otro metal, bien sea por heterogeneidad en el metal o por heterogeneidad en el medio circundante (de estos términos se hablara más adelante).

Una circunstancia muy importante hay que tener en cuenta en la corrosión galvánica, y es la relación entre las áreas catódicas y anódicas. Si el área del cátodo es grande con relación al ánodo, sufrirá esta una corrosión muy intensa, y, al revés, si el ánodo es grande con relación al cátodo, la corrosión será débil.

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CORROSIÓN QUÍMICA.

1. ACCION DE LOS ACIDOS NO OXIDANTES (ácido sulfúrico, clorhídrico, etc.).

Si se pone en contacto un metal con un ácido no oxidante, en un recipiente cerrado, generalmente serán reemplazados en el ácido los iones de hidrógeno por los iones metálicos hasta restablecer el equilibrio en la siguiente reacción:

M + 2 H+ ⇔ H2 + M++

Esto ocurrirá cuando el potencial M/M++ iguale al potencial H2/2H+ en la superficie metálica. Para que esto ocurra debe aumentar la concentración de hidrogeno en el líquido, con el consiguiente aumento de presión, en el espacio gaseoso por encima de él.

Si el metal está en el lado “activo” de la serie galvánica, el equilibrio solo se alcanzará cuando la presión se haya hecho muy grande. Si el ataque tiene lugar, no en recipiente cerrado, sino al aire, el equilibrio será imposible, y el desprendimiento de hidrogeno, y por tanto, la reacción, continuara hasta agotarse el metal con desprendimiento de burbujas en los metales más activos y por difusión lenta a través del líquido en los metales menos activos.

Las reacciones de corrosión son:

En el cátodo:

2 H+ + 2 e- = H2

En el ánodo:

M = M++ + 2 e-

Estas reacciones pueden verificarse en puntos contiguos y alternativamente en un mismo punto.

Si el metal está en el lado “noble”, como el plomo, la plata, el cobre, etcétera, basta una pequeña concentración de hidrógeno para que cese la reacción, siendo suficiente una presión inferior a la atmosférica para que deje de desprenderse hidrogeno y se interrumpa, por tanto, el ataque del metal con el ácido.

El hierro resulta atacado por los ácidos no oxidantes, favoreciendo este ataque la presencia de azufre en forma de sulfuro de hierro o manganeso, debido a un efecto catalizador.

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2. ACCION DE LOS ACIDOS OXIDANTES (ácido nítrico, etc.).

Los metales del lado “activo” se disuelven, en general, en forma de nitratos en el ácido nítrico, produciendo, en lugar de hidrogeno libre, compuestos hidrogenados como el amoniaco (N H3) y la hidroxilamina (N O2 H O).

Los metales del lado “noble” son atacados por el ácido nítrico (N O3 H), y más violentamente si no se agita el líquido, pues los productos de la reacción obran como catalizadores.

El ácido nítrico (N O3 H), además de ácido, es un agente oxidante y puede producir película protectora de óxido férrico (Fe2 O3) en la superficie del hierro, cesando entonces el ataque porque la película lo protege, aunque se disuelve, pero muy lentamente. Así se establece una lucha entre las propiedades ácidas y oxidantes del reactivo.

Si el ácido esta diluido, prevalece el ataque del ácido y la corrosión tiene lugar violentamente. Pero si el ácido está concentrado, prevalece la acción oxidante, y después de un ligero ataque al principio, queda el hierro autoprotegido. Puede pasivarse el hierro introduciéndolo en ácido nítrico concentrado, lo que le permite resistir la acción del ácido diluido, que atacaría al hierro normalmente.

3. ACCIÓN DE LOS ÁLCALIS.-

El cinc, aluminio, plomo, estaño y cobre son atacados por una solución de hidróxido sódico. Los metales más resistentes a los álcalis son el níquel, la plata y el magnesio.

CORROSION ATMOSFERICA .

La corrosión atmosférica es definida como la corrosión o degradación de un material expuesto al aire y sus contaminantes en vez de estar sumergido en un líquido. Esta ha sido identificada y reportada como una de las formas más antiguas de corrosión, para contar con más fallas en términos de costos y tonelaje que algún otro ambiente particular.

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La corrosión atmosférica causa el 50% de las perdidas por corrosión.

Clasificación:

- Rural - En estos ambientes se produce la menor clase de corrosión atmosférica, caracterizada por bajos niveles de compuestos ácidos y otras especies agresivas.

- Urbana - - Marina - Esta clase de ambientes se caracterizan por la presencia de

cloridro, un ion particularmente perjudicial que favorece la corrosión de muchos sistemas metálicos.

- Industrial - Son los que contienen compuestos sulfurosos, nitrosos y otros agentes ácidos que pueden promover la corrosión de los metales

CORROSIÓN ATMOSFÉRICA METALICA.

El 80% del material metálico está expuesto a la atmosfera.se puede considerar a la corrosión atmosférica metálica como una forma o tipo de corrosión que resulta de la interacción entre la atmosfera natural y un material metálico expuesto en la misma. Por atmósfera natural se debe entender tanto la propia del exterior como del inferior de lugares bajo abrigo. Las características físicas más importantes de una atmosfera natural son la temperatura, por lo general comprendidas en el intervalo de -20°C a 60°C, y el grado de humedad relativa (HR), normalmente entre 20 y 100 %.

1. Tipos de corrosión atmosférica.

Muchos autores clasifican a la corrosión atmosférica bajo la categoría de seco, húmedo y mojado, esto enfatiza los diferentes los diferentes mecanismos de ataque bajo el incremento de humedad o roció.

- Corrosión seca.

En ausencia de la humedad, muchos metales se corroen muy lentamente a temperatura ambiente ocurre sobre metales que tienen una energía libre negativa de formación de óxidos y entonces forman rápidamente una película estable termodinámicamente en presencia del oxígeno. Típicamente, esas partículas son deseables porque son libres de defectos, no porosas y actúan como una barrera protectora para aislar el metal base de los ataques corrosivos. Tales metales como

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aceros inoxidables, titanio y cromo desarrollan este tipo de películas protectoras. Películas porosas y no adherentes que se formen espontáneamente en metales no pasivos, por ejemplo acero sin aleación, son normalmente no deseables.

- Corrosión húmeda.

Requiere de humedad en la atmosfera y se incrementa su agresividad con el contenido de humedad. Cuando la humedad excede un valor crítico, el cual está alrededor del 70% de humedad relativa, una película delgada invisible de humedad se formara sobre la superficie del metal, proveyendo un electrolito para transferir corriente. El valor crítico depende de las condiciones de la superficie tal como limpieza, productos de corrosión formados o la presencia de sales u otros contaminantes que son hidroscópicos y pueden absorber agua en humedades relativas muy bajas.

- Corrosión mojada.

Ocurre cuando gotas de agua o películas de agua visibles son formadas sobre la superficie del metal debido a la brisa del mar, lluvia o caídas de rocío. Cuando la superficie es plana y ésta aparenta estar seca grietas o trampas de condensación provocan encharcamiento de agua lo cual conduce a que de la corrosión atmosférica mojada.

Durante la corrosión mojada, la solubilidad de los productos de corrosión puede afectar la velocidad de corrosión. Típicamente, cuando el producto de corrosión es soluble, la velocidad de corrosión incrementara. Esto ocurre porque los iones disueltos normalmente incrementan la conductividad de electrolito y entonces decrece la resistencia interna para el flujo de corriente, el cual dará un incremento en la velocidad de corrosión. Bajo condiciones alternas de mojado y seco, la formación de productos de corrosión insolubles sobre la superficie pude incrementar la velocidad de corrosión durante el ciclo de secado por absorción de humedad y continuamente mojada la superficie del metal.

2. Factores que propician a la corrosión atmosférica.

A través de los numerosos estudios realizados tanto en laboratorio como en el campo, se ha podido identificar y clasificar los factores que propician la corrosión la corrosión – estos factores son de contaminación y los meteorológicos, los cuales determinan la intensidad y naturaleza de los procesos corrosivos, y cuando actúan simultáneamente aumentan sus efectos. Aunque es importante mencionar otros factores como: condiciones de exposición del metal y propiedades del óxido formado.

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3. Factores climáticos.

La característica atmosférica más importante que se relaciona directamente con el proceso de corrosión es la humedad, ya que es el origen del electrolito necesario en el proceso electroquímico. El tiempo en el que se presenta el electrolito se llama de humectación.

- Tiempo de humectación/humedad relativa.

El tiempo de humectación es una variable crítica hasta cierto punto con la experiencia de los estudios de corrosión. El tiempo de Humectación determina la duración del proceso electroquímico.

- Humedad relativa.

Los resultados de Dearden (1948) Y Schikorr (1963) revelan que la corrosión atmosférica es mucho más grave cuando la superficie esta cuando la superficie esta visiblemente mojada que cuando se expone a una atmosfera húmeda sin precipitación, aun cuando la HR al

cance valores tan altos como el 80 o 90%.

DETERMINACIÓN DE LA VELOCIDAD DE CORROSIÓN.

Ley de Faraday.

Faraday expresó la perdida de material metálico (m) por medio de la siguiente expresión:

Donde:

m = velocidad de perdida en gr/m²/día.

F = 96.540 Cul.

I = densidad de corriente en A/m².

n = valencia electroquímica del metal

t = tiempo en segundos.

M = masa perdida en gr.

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VELOCIDAD DE OXIDACIÓN

La velocidad se expresa por medio de ganancia en peso por unidad de área (W).

En condiciones isotérmicas y bajo presión de oxigeno constante,

W = f (t).

Donde

W puede representar: el aumento de peso, espesor de la película o el volumen de oxigeno consumido durante la reacción. La capa de óxido formada influye sobre la oxidación posterior, según su naturaleza. La velocidad de crecimiento da origen a las siguientes leyes:

• Ley lineal;

W=kl* t

La siguen los metales ligeros, alcalinos, alcalinotérreos y de las tierras raras, donde el volumen del óxido es inferior al del metal; por tanto, la relación del volumen específico del óxido al del metal es inferior a uno. La capa de óxido es discontinua y el oxígeno puede atravesarla y atacar directamente al metal.

• Ley parabólica;

W 2=Kp * t + c

La siguen los metales Fe, Ni, Co, Cu, donde el volumen específico del óxido es superior al del metal y su razón es superior a uno. La capa de óxido es continua y su crecimiento tiene lugar por difusión del óxido y del metal.

• Ley logarítmica;

W=KLOG * LOG (C * t + A)

Parece ser que el crecimiento de la capa de óxido tiene lugar por difusión intersticial del metal a través de hinchazones microscópicas en la misma debidas, probablemente, a imperfecciones en el metal, por causas mecánicas. Hasta ahora solo se ha observado en el cinc.

Se oxida muy rápidamente al principio, aunque luego baja y se convierte en un buen protector.

• Con asíntota horizontal;

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Se presenta en los metales que forman una capa de óxido compacta, que impide la difusión tanto del oxígeno, como del metal; tal es el caso del Al, Cr, Si.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CORROSION.

Los principales factores que se deben considerar en el estudio de las protecciones contra la oxidación y la corrosión son los siguientes:

A) Clase y estado del metal.- Evidentemente hay que tener en cuenta, en primer lugar, la clase de metal y el estado en que se encuentra. Para esto hay que conocer su composición química, su constitución, estructura, impurezas que contiene, procedimientos de elaboración, tratamientos térmicos a que ha sido sometido, tratamientos mecánicos, etc.

Las heterogeneidades químicas, estructurales y las debidas a tensiones internas, originan pares galvánicos que aceleran la corrosión.

B) Estado de la pieza.- Destaca el estado de la superficie (los surcos de mecanizado, rayas, grietas, orificios, etc., favorecen la corrosión; por el contrario, un pulido perfecto la dificulta), su radio de curvatura y orientación con relación a la vertical, naturaleza de las piezas en contacto y esfuerzos a que está sometida (los de tracción la favorecen).

C) Medio en que se encuentra.- El ataque al metal partirá del medio en que se encuentra, y, por tanto, cuanto mejor lo conozcamos, más fácilmente será prever la clase de corrosión que se puede producir y los medios de evitarla. Sobre el medio conviene conocer su naturaleza química, su concentración, el porcentaje de oxígeno disuelto, el índice de acidez (PH), presión, temperatura, etc.

D) Clase de contacto entre el metal y el medio en que se encuentra.- El contacto entre el metal y el medio en que se encuentra queda definido por la forma de la pieza, estado de la superficie, condiciones de inmersión, etc.

FACTORES QUE RETARDAN O IMPIDEN EL PROCESO DE CORROSIÓN

TRATAMIENTOS DE SUPERFICIE

Se impide la corrosión cubriendo al metal que se desea proteger con una película adherente de un metal que no se corroa.

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La película puede ser construida con materiales variados: metálicos, inorgánicos u orgánicos.

A) Protección con coberturas metálicas.

I) Fusión:

El material que se desea proteger se sumerge en un baño que contiene el metal protector en estado de fusión.

A) Hojalata : Se llama así al hierro recubierto con un baño de estaño (el cual puede realizarse por fusión o recubrimiento electrolítico): La protección con estaño dura mientras la lámina no presente raspaduras.

Si ello llega a suceder, lo que es factible, por la delgadez de las chapas de hojalata, se produce el par Fe/Sn. Siendo él el más reductivo de los dos metales, actúa como ánodo y proporciona la protección catódica al estaño. Esto aumenta el proceso de corrosión del hierro que, a partir de la raspadura, se corroe rápidamente.

B) Galvanizado : El hierro galvanizado es mucho más duradero. El galvanizado consiste en recubrir el hierro con un baño de zinc, el cual puede realizarse por fusión o recubrimiento electrolítico. El zinc es un metal que como el estaño se protege a sí mismo, pues al reaccionar en el CO2 y el O2 de la atmósfera forma una capa adherente que evita la corrosión posterior.

Si pasa con el hierro galvanizado lo mismo que con la hojalata (perforaciones o raspaduras del cinc) y el cinc y el hierro quedan libres al aire, se forma el par Zn/Fe, pero siendo el potencial de reducción del cinc menor que el del hierro es el cinc el que experimenta el proceso de corrosión, con mayor intensidad, impidiendo la corrosión del hierro. Los compuestos que forma el cinc al oxidarse cubren la raspadura u orificio, protegiendo la exposición al aire, evitando que la corrosión continúe.

El cinc no puede usarse para envasar alimentos, pues con los ácidos de éstos forma compuestos tóxicos, cosa que no sucede con el estaño (hojalata).

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B) Cobertura con plomo:

Los metales que se desean proteger de la corrosión suelen cubrirse con plomo.

La cubierta con plomo puede darse por pulverización (schoop), por medios eléctricos (ver recubrimiento electrolítico) o por el llamado método

homogéneo.

Este procedimiento consiste en alear el plomo con el metal a cubrir, por medio de la fusión.

Se limpia el metal por medio de un chorro de arena comprimido (decapado) para quitar impureza, grasa y óxidos y se vuelca sobre la superficie, el plomo fundido.

Previamente, puede darse al metal a cubrir, un baño de estaño para lograr una adherencia más firme.

Se busca evitar la formación de poros, pues por ellos puede penetrar el agente corrosivo.

El método moderno de recubrimiento con plomo, se denomina Schlundt.

Previa limpieza del acero a cubrir, por medio de lavado ácido y enjuague (“pickling”) y posterior decapage(lavado con chorro de arena) se aplica una capa de plomo con el auxilio del soplete oxhídrico.

Luego se aplica otra capa de plomo por fusión, también con el soplete oxhídrico, de manera que la llama penetre hasta la primera capa.

El espesor total de la cobertura de plomo llega a los 3 mm.

La capa de plomo ya fijada se raspa con cuchillas manejadas a mano, quitando impurezas y porosidad.

La capa de plomo queda reducida a 1,5 mm. Sobre esta capa de plomo se van superponiendo otras capas, repitiendo el raspado sobre cada una de ellas, se logra así, espesores no porosos de hasta 6 mm.

Se puede lograr, para coberturas especiales, capas de hasta 12 mm.

El plomo así endurecido da intensa protección a los metales contra la corrosión.

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Se emplea el metal así protegido para construir llaves y bombas par ácidos. Para estos casos, se puede alear el plomo con antimonio al 10%.

El ácido sulfúrico forma sobre el plomo, una capa de sulfato adherente que protege al metal del posterior ataque.

La tabla que sigue, indica el ataque que experimenta el plomo por acción del ácido sulfúrico.

% H 2SO4 Temperatura Capa disuelta en mm

2,5 25ºc 0,000165

2,5 40ºc 0,000025

100.0 25ºc 0,40

D). Pintura para la protección del acero

- Preparación de la superficie

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La preparación de la superficie es un aspecto importante en la aplicación de la pintura. Con esto se busca que la superficie quede limpia de sustancias que impidan una aplicación uniforme y, además, brindar rugosidad para garantizar la adherencia de la pintura.

Debe tenerse en cuenta que la cascarilla de laminación en caliente es un contaminante que afecta la adherencia de la pintura, debido a que posee un coeficiente de dilatación diferente al del acero, por lo que se rompe en ciclos naturales de calentamiento y enfriamiento; además, por ser muy lisa, no brinda la rugosidad necesaria para la adherencia.

La limpieza de la superficie puede realizarse de manera manual, utilizando herramientas tales como cepillos, raspadores y lijas; mecánica, utilizando herramientas tales como cepillos rotatorios, neumáticos o eléctricos; o por chorro abrasivo, mediante el impacto de partículas (generalmente abrasivas, como arena, granos de acero, vidrio, hierro fundido, escorias, etc.) A alta velocidad contra la superficie a limpiar.

Debe tenerse en cuenta que la superficie metálica debe ser lavada previamente con agua y tenso activos neutros, usando un cepillo de nylon, para remover los aceites, grasas y sales de la superficie, ya que el uso de las herramientas de cepillado (manuales, mecánicas y de chorro) no los eliminan. Posteriormente, la superficie se seca naturalmente o con aire comprimido limpio y seco.

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- Generalidades de pintura

La pintura es una suspensión homogénea de partículas sólidas, llamadas pigmentos, que se encuentran dispersas en un líquido, llamado vehículo, en presencia otros componentes (aditivos).

Los pigmentos proporcionan color, opacidad, cohesión, consistencia, dureza y resistencia de la película, evitando la corrosión. Entre los pigmentos utilizados se encuentran el fosfato de zinc, el zinc metálico, óxido de hierro, aluminio, entre otros. Los solventes más empleados son los líquidos orgánicos y el agua. Los ligantes usados en pinturas son las resinas, los óleos y los silicatos solubles.

- Clasificación de la pintura:

Clasificación según el tipo de resina

AlquídicasSon esmaltes sintéticos y deben ser utilizados en interiores secos y abrigados o exteriores no contaminados, ya que no resisten la humedad.

EpoxídicasSon más resistentes a los agentes químicos y a la humedad, pero no son indicadas a la exposición a exteriores porque pierden su brillo y color.

PoliuretánicasResisten a la intemperie y por muchos años con poca pérdida de brillo y color. Compatibles con imprimantes epoxídicos.

Acrílicas Aptas para acabados y resistentes al sol.

Clasificación según su función

PinturasDe fondo

Proporcionan adherencia y contienen pigmentos inhibidores de la corrosión (fosfato de zinc, zinc metálico o aluminio).

PinturasIntermedias

Proporcionan protección por barrera, más no anticorrosiva, por lo que deben aplicarse varias manos hasta llegar al espesor adecuado.

PinturasDe acabado

Protegen contra el medio ambiente y dan color y brillo al sistema.

Clasificación según la protección a la corrosión

ProtecciónPor barrera

La protección se cumple al lograr el espesor indicado de capa de pintura seca, sólida y maciza.

ProtecciónAnódica

Los pigmentos anticorrosivos son de comportamiento oxidante.

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ProtecciónCatódica

La protección la proporcionan los pigmentos a base de zinc que forman pares galvánicos con el acero.

II) Cementado:

Este procedimiento consiste en calentar al metal que se desea proteger, con otro metal (protector) en polvo, a una temperatura inferior al punto de fusión del metal menos fusible.

Según el metal que se emplea para cubrir por cementación al hierro, el proceso toma nombres variados:

A) Cementado con cinc: Shedarizado.

B) Cementado con cromo: Cromizado.

C) Cementado con silicio: Siliconado.

III) Recubrimiento electrolítico:

Por medio de este método se cubre al hierro con un baño de metal protector que se deposita por un proceso electrolítico. El objeto a cubrir, actúa como cátodo en una cuba electrolítica. La solución de la cuba es de una sal del metal que se emplea como protector. El ánodo está constituido por el metal protector. Para lograr un buen depósito se debe pulir bien la pieza a proteger. Su superficie debe estar libre de sustancias extrañas.

Es muy importante la densidad de la corriente (densidad = I/s); la concentración de la solución y la temperatura.

Los metales que se emplean como agentes protectores, son el cobre (para proteger a los metales que no van a estar en contacto con alimentos), el cinc (galvanizado), el estaño (hojalata), el cromo, el níquel, el oro y la plata.

IV) Enchapado:

Se llama así al recubrimiento de metales no nobles con láminas de metales nobles. Así se preparan lingotes de hierro protegidos con láminas de cobre que puede, luego, laminarse o reducirse a alambres.

Los dos metales que se emplean en el enchapado deben tener coeficientes de maleabilidad muy semejantes.

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V) Aspersión catódica:

En una cámara de vacío, provista d un ánodo y un cátodo (este último, construido con el metal con el cual se desea recubrir a los objetos que se deben proteger de la herrumbre), se colocan las piezas metálicas.

Se produce una descarga de 1000 a 2000 voltios. El cátodo se volatiliza, depositándose su vapor metálico sobre los objetos que se desean proteger.

B) Protección por coberturas inorgánicas:

I) Vidriado:

Se prepara el esmalte vidriado fundiendo una mezcla de cuarzo (sio2) y feldespato con fundente como la criolita (3naf; alf3) y el carbonato de sodio.

El objeto a vidriar se sumerge, previa limpieza y desengrasamiento del mismo, en dicha mezcla o se aplica ésta a soplete. Se colocan, luego, las piezas así cubiertas en un horno que las deja esmaltadas. Se emplea el esmaltado para cubrir artefactos sanitarios, vagones tanques utilizados para transportar productos químicos o alimentos, etcétera.

II) Fosfatizado:

Por este método se logra la protección del Fe, Cd, Al, Mg, Cu y sus aleaciones, con una solución de Ácido fosfórico / sal del ácido fosfórico, en determinadas condiciones

Fue ensayado por primera vez, por una compañía llamada “Parker”. Por este motivo, al método se lo denomina “Parkerizado”.

.

Este método de protección se emplea para lograr:

A) Mejor adherencia de pinturas o recubrimientos plásticos.

B) Mejor lubricación para procesos de deformación en frío (estampado, laminado, embutido, estirado, etc.)

C) Crear una capa antifricción.

La protección que se logra no es total, pues la superficie metálica que se desea proteger, queda porosa. Se deposita sobre la superficie una fina capa de cristales de fosfatos metálicos fuertemente adheridos al metal base y de muy baja conductividad eléctrica.

Los fofatizantes a base de sales de Zn tienden a producir depósitos de cristales pequeños a medianos y se los emplea para los casos a) y b); los basados

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en sales de Mn, que producen cristales grandes, se utilizan para c).

En el curso del proceso se verifican, a grandes rasgos, las siguientes reacciones sobre la interface solución/metal:

1) Me + 2 H3PO4 <=> Me (H2PO4)2 + H2

2) 3 Me (H2PO4)2 <=> Me3 (PO4)2 + 2 H3PO4

Donde Me representa un metal (+2) como Zn, Mn, Fe, etc.

La reacción 1) representa el ataque al metal base con formación de una sal soluble en el baño fosfatizante.

La reacción 2) representa la formación de una sal neutra insoluble que se deposita sobre el metal base.

Ambas reacciones son reversibles, por lo tanto el desplazamiento del equilibrio hacia uno u otro lado depende de las condiciones operativas como concentración de reactivos, temperatura, etc. También debe haber un ajustado equilibrio entre la concentración de ácido fosfórico y la de la sal, ya que si el baño está demasiado diluido puede no lograrse la precipitación de los fosfatos neutros, y si la concentración es alta puede precipitar en forma abundante, formando un barro en la solución y polvillo en la superficie metálica.

III) Sulfinizado:

Se protege, por este método, al hierro y acero, sumergiéndolo en un baño salino constituido por sulfito de sodio, cloruro y cianuro de sodio, a una temperatura de más de 500ºc.

Se forma un sulfocianuro de sodio que cubre el metal, penetrando en el mismo, formando una capa de menos de medio milímetro de espesor. Las piezas sulfinizadas adquieren una enorme resistencia al desgaste. Por este motivo, se aplica el método de sulfinizado a las piezas para motores.

C) Protección por coberturas orgánicas.

Este tipo de protección está constituido por pinturas, barnices y lacas. Al secar, la pintura forma una película, que cubre la superficie pero es independiente de ésta y a diferencia del fosfatizado, no reacciona con el material de la superficie. Las pinturas pueden ser al aceite, a la caserna o al látex.

Sin considerarlas orgánicas, se debe mencionar a las pinturas anticorrosivas como las que contienen, como pigmento, minio (Pb3O4, más

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exactamente ortoplumbato de plomo: Pb2 (pbo4)) o bermellón (o cinabrio rojo, que es sulfuro mercúrico hgs y no es venenoso),(cromato básico de plomo: Pb2 (OH)2cro4)y cuya acción protectora se debe, a la acción de los iones cro4

2- y pbo4 de efecto oxidante.

Los barnices forman películas más duras que las pinturas, pero son menos resistentes a la acción de la luz. El efecto de los barnices se mejora con el agregado de aceites de siliconas.

Las lacas están constituidas por nitrocelulosa con resinas envolventes apropiadas (lacas de piroxilina).

D) Protección catódica:

El recubrimiento del hierro con cinc (galvanizado), es uno procedimiento de protección catódica, pues el potencial de reducción del cinc es inferior al del hierro y los electrones pasan a éste.

La protección catódica de tuberías, cascos de buques y puentes, se logra formando pares de Fe/Zn o Fe/Mg.

* En el caso de tuberías, se clavan barras de cinc o de magnesio en el suelo y se las pone en contacto con la tubería. Los electrones pasan del cinc al hierro de las tuberías, el cual queda protegido.

* En los cascos de los buques, se adhieren bloques de magnesio. Estos bloques, debido a su menor potencial de reducción, se corroen, actuando como ánodos de sacrificio, protegiendo al hierro del casco. Dicha protección dura mientras no se consuma el magnesio.

Llegando ese caso, los bloques de magnesio son reemplazados.

Oxidación: Mg(s) ----> Mg2+ (aq) + 2e-

Reducción: O2 + 4H+ (aq) + 4 e- ---> 2H2O(l)

INHIBIDORES

Inhibidor es toda sustancia que se agrega, en concentraciones pequeñas, a un medio para evitar la corrosión o disminuir la velocidad de la misma. Los inhibidores pueden ser sustancias orgánicas o inorgánicas. Algunos inhibidores

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actúan como neutralizantes. Así sucede con el hidróxido de sodio, que se agrega a; ácido sulfúrico permitiendo el uso de cañerías de acero de fundición.

Debe, además, considerarse la posibilidad de que un inhibidor beneficie a uno de los metales de una instalación y perjudique al otro. Por ejemplo, el amoníaco usado como inhibidor de la corrosión del acero por el ácido sulfúrico del petróleo, corroe a los conductos de bronce.

Hay muchos inhibidores: los fosfatos, silicatos y cromatos actúan sobre la zona anódica; las sales de cinc, níquel, arsénico y antimonio, actúan sobre la zona catódica.

Cuando se agregan sales de cinc sucede lo siguiente: el oxígeno en la zona catódica produce con el agua, iones oxhidrilos.

Zona catódica: O2 + 2H2O + 4 e- ---> 4 HO

Estos iones oxhidrilos forman con los metales de las sales inhibidoras agregadas, hidróxidos, que a depositarse sobre la zona catódica, la protegen, impidiendo la acción del oxígeno en esta área, deteniendo el proceso de corrosión:

Zn2+ + 4 HO- -----> 2 Zn (OH)2(s) (catión agregado) se deposita sobre la zona catódica

Pese a todo lo que se conoce sobre inhibidores, su selección es muy empírica. El inhibidor debe ser ensayado específicamente sobre cada caso particular.

Los inhibidores se emplean mucho en el decapado ácido, para disminuir la velocidad de ataque del metal a decapar sin interferir la eliminación de la capa de óxido.

Existen dos clases de inhibidores: los anódicos y los catódicos.

1. Inhibidores anódicos.

Los inhibidores anódicos reaccionan sobre las partes anódicas del metal, formando un compuesto protector. Se emplean como inhibidores anódicos el carbonato sódico, el bicarbonato sódico, el fosfato sódico, el silicato sódico y el cromato sódico. También se emplea el bicromato potásico en la proporción de 0,2 por ciento.

Los inhibidores anódicos producen una velocidad de corrosión pequeña, con alto potencial de electrodo.

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2. Inhibidores catódicos.

Los inhibidores catódicos forman compuestos protectores sobre el cátodo, empleándose para este fin sulfato de magnesio, de níquel y de cinc. Los inhibidores catódicos se utilizan para evitar la corrosión del acero en aguas neutras.

Existen otros inhibidores denominados de absorción, que son sustancias coloidales que se fijan sobre el metal. Entre estos pueden citarse la gelatina, el tanino, el agar-agar, etc.

PASIVADORES

Son sustancias que producen una película no porosa e insoluble sobre las piezas metálicas, impidiendo la corrosión.

Algunos metales como el aluminio, forman, en contacto con el aire, una película muy adherente y fina, de óxido que actúa como pasivador, impidiendo la posterior corrosión.

. Una solución de cromado de sodio se añade a menudo a sistemas refrigerantes y radiadores para prevenir la formación de óxido.

. El plomo presenta una resistencia grande al ácido sulfúrico en concentraciones debajo del 60%.

. El ácido sulfúrico forma con el plomo sulfato de plomo, que se deposita sobre éste, formando una película que lo protege de la corrosión posterior.

Este es otro caso que ejemplifica cómo el producto de la corrosión sirve para autoproteger al metal.

. El cromo, níquel, hierro, etc. Pueden volverse pasivos por acción del ácido nítrico que provoca sobre ellos formación de una fina película de óxido, como la que forma el aluminio en forma espontánea.

. Si se hace actuar al ácido nítrico concentrado sobre el cromo, la capa de óxido de cromo vuelve al metal, inerte ante los reactivos químicos. Colocando luego, al metal en una solución de ácido sulfúrico diluido con cinc, el hidrógeno naciente, reduce al óxido depositado y el metal se vuelve de nuevo activo, siendo atacado por los ácidos.

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Los metales se pueden pasivar colocándolos como ánodos en las cubas electrolíticas. Sobre ellos se desprende el oxígeno que los recubre con una película que los torna inatacables por los ácidos. Los metales pasivados modifican su potencial de electrodo cambiando su posición en la serie electroquímica, hasta ubicarse con un potencial similar a los metales nobles. Este procedimiento se denomina anodización. El proceso se puede completar con la adición de colorantes que hacen que las piezas anodizadas adquieran hermosos colores.

Para terminar se debe aclarar que el término pasividad es relativo. Un acero inoxidable puede comportarse como pasivo en ácido nítrico y agua, pero será atacado por el ácido clorhídrico. Es decir, un metal o aleación es pasivo o activo, únicamente en relación a determinado medio exterior.

PROTECCIÓN CATÓDICA.

La protección catódica consiste en incluir la pieza que se desea proteger en un circuito eléctrico con fuerza electromotriz exterior aplicada, o sin ella de manera que el metal haga de cátodo (ver figura).

Este método se funda en el hecho comprobado de que si se sumergen dos metales de distinto potencial galvánico, por ejemplo, cinc y hierro, unidos o puestos en contacto en una solución salina, se produce una corriente eléctrica a través del electrolito, que va del metal anódico -en este caso el cinc- al catódico, que es el hierro, que neutraliza las acciones

electroquímicas locales entre distintas zonas que habría en cualquiera de los metales de haberse aislado. En este caso particular, el hierro resulta protegido a costa de consumirse el cinc.

Los ánodos más utilizados, cuando se aplica protección catódica sin suministro de energía eléctrica exterior, son de cinc, aluminio, magnesio o aleación rica en magnesio. El aluminio tiene el inconveniente de formar una capa de óxido que disminuye su acción protectora.

Los cascos de los navíos se protegen contra la corrosión galvánica producida por la acción de las hélices de bronce colocando ánodos de cinc o de magnesio en el casco, en las proximidades de la hélice.

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Si la resistencia del electrolito, o sea, del medio en que esta el metal (puede ser tierra húmeda, etc.) Es demasiado grande y la corriente que circula entre los dos metales es demasiado débil para anular las corrientes locales, debe proveerse un suministro de corriente continua exterior para establecer una corriente eléctrica de intensidad adecuada.

Naturalmente, este tipo de protección exige el sacrificio del metal que hace de ánodo.

Los ánodos utilizados cuando se emplea la protección anódica con suministro de energía eléctrica exterior, pueden ser de hierro, generalmente tubos o chapas viejas, pues ya no es necesario que el metal protector tenga distinto potencial galvánico que el metal protegido. La fuente de energía eléctrica debe dar corriente continua, y generalmente se emplean rectificadores de corriente alterna o baterías de acumuladores.

La densidad de corriente necesaria para obtener protección por cada metro cuadrado de superficie metálica, podrá variar según el aislamiento de la pieza.

Si las piezas, tuberías por ejemplo, tienen un buen recubrimiento protector, los gastos originados por la protección catódica se reducirán notablemente.

Por esto, en general, solo se emplea la protección catódica con suministro de energía eléctrica en los puntos más expuestos a la corrosión, que pueden determinarse midiendo la resistencia eléctrica del terreno.

Todas las zonas de menor resistencia con respecto a las vecinas, son zonas de corrosión de intensidad apreciable. Únicamente se emplea la protección catódica con fuerza electromotriz exterior aplicada, para protección total de tuberías o juntas enterradas cuando están muy bien revestidas, porque entonces la densidad de corriente necesaria es muy pequeña.

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ÁNODOS DE SACRIFICIO

Tanto de este sistema, como del sistema de protección por corrientes impresas se habla más extensamente en el apartado 8.1 y 8.2 respectivamente de la 2ª parte de este trabajo.

Se trata de unir la estructura a proteger a un metal más electronegativo que actúa como ánodo y se corroe. Ejemplos: La protección de las tuberías subterráneas de acero se lleva a cabo uniéndolas mediante un conductor a placas de Zn o Mg; en el caso de los navíos se protege de la acción perjudicial de la hélice (de latón y bronce) con electrodos de Zn o Mg (electrógenos), colocados en su proximidad (Fig. 1).

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CONCLUSIÓN

El estudio de la corrosión y de los métodos para su prevención requiere de esfuerzos multidisciplinares.

El “factor corrosión” es fundamental en el proceso de selección de materiales y diseño de las estructuras. Son múltiples los sistemas de protección existentes y la experiencia ha demostrado que muchas veces la solución óptima se alcanza integrando varios de ellos.

La corrosion es algo que destruye a los materiales muy fácilmente si no le das mantenimiento. LO QUE TAMBIEN PUEDE AFECTAR ALOS MATERIALES SON LAS TEMPERATURAS Y LA HUMEDAD DE DONDE SE UBICA. Así que hay que darle mantenimiento a tus cosas.

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RECOMENDACIONES

Existen varias practicas recomendadas para combatir o minimizar la corrosión galvánica y en general todo tipo de corrosión. Algunas veces un solo procedimiento es suficiente pero en otros casos podría requerirse la combinación de dos o más. Algunas recomendaciones son:

1. Seleccionar combinaciones de metales, en la medida de las posibilidades, lo más cerca posible en la escala en la serie galvánica.

2. Evitar el efecto desfavorable del área de un pequeño ánodo y un gran cátodo.

3. Aislar metales potencialmente muy diferentes donde sea practico. Es importante aislar completamente si es posible. Un error común en este punto de vista concierne a juntas pernadas tales como bridas, en el caso de unión de una tubería con una válvula, donde el tubo puede ser de acero y la válvula de un material diferente. Se asumen que las arandelas de bakelita bajo la cabeza del tornillo y la tuerca son suficientes para aislar ambas partes, sin embargo el fuste del tornillo aún queda en contacto con ambas bridas. Este problema puede resolverse colocando tubos plásticos sobre el fuste del tornillo y arandelas adicionales, así los tornillos están completamente aislados de las bridas.

Son alternativos el uso de cinta y pintura para incrementar la resistencia del circuito. Así mismo, deben evitarse el contacto directo entre correas galvanizadas, recubiertas en zinc, y cubiertas de aluminio o de otro metal sin recubrimiento. Aunque ambos miembros de manera independiente tienen gran durabilidad ante ambientes agresivos, el contacto entre los dos presenta corrosión galvánica lo cual acelera enormemente el deterioro del sistema.

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BIBLIOGRAFIA

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procedimientos de protección - Francisco Luis Cuesta Fernández Materiales industriales ii - Fiuba. Corrosion y protección – revista notiacesco edición 3. Corrosion – María Teresa Cortez M./ Pablo Ortiz H. Aplicaciones químicas de los recubrimientos: protección contra corrosion -

Francisco Luis Cuesta Fernández. Protección contra la corrosion - Claudio V. Dominighi. Sistemas de protección contra la corrosion en puentes - secretaria de

comunicaciones y transportes de Mexico.