Departamento de Fisica Laboratorio física III (009) Titulo:Condesadores en serie y paralelo Presentado por: Dilenia Pérez Arias 1-12-1515 Asignatura: Ciencia de los Materiales Profesor: José Apolinar Peña Ciclo: 22015 Tema: La Corrosión Fecha de Entrega: Miércoles 22 de Julio 2015
La corrosión se define como el deterioro de un material a consecuencia de un ataque electroquímico por su entorno. De manera más general, puede entenderse como la tendencia general que tienen los materiales a buscar su forma más estable o de menor energía interna. Siempre que la corrosión esté originada por una reacción electroquímica (oxidación), la velocidad a la que tiene lugar dependerá en alguna medida de la temperatura, de la salinidad del fluido en contacto con el metal y de las propiedades de los metales en cuestión. Otros materiales no metálicos también sufren corrosión mediante otros mecanismos. El proceso de corrosión es natural y espontáneo. La corrosión es una reacción química (oxido reducción) en la que intervienen tres factores: la pieza manufacturada, el ambiente y el agua, o por medio de una reacción electroquímica.
Mecanismo de la corrosión de los metales ultra puros De acuerdo con la teoría de los pares locales, cabría esperar que no se corroyera un metal ultra puro, sin inclusiones de impurezas. En general, cuanto más puro es un metal, tanto más estable es en un ambiente acuoso, pero incluso así un metal ultra puro se corroe. Wagner y Traud sugirieron el mecanismo básico de la inestabilidad de los metales ultra puros. Esencialmente afirman en su teoría que para que se produzca corrosión no es necesario que existan zonas espacialmente separadas que actúen como sumidero y como fuentes de electrones, respectivamente, sobre el metal que se corroe. Por tanto, las impurezas u otras heterogeneidades de la superficie, no son indispensables para que tenga lugar la corrosión. La condición necesaria y suficiente para que esta ocurra es que la reacción de disolución del metal y alguna reacción de electrolización se desarrollen simultáneamente, en la interface metalambiente. Para que estos dos procesos ocurran simultáneamente, basta y es suficiente con que la diferencia de potencial a través de la interface sea más positiva que el potencial de la reacción de electrolización
Mn+ + ne = M, y más negativo que el potencial de la reacción de electrolización, A + ne D, en que participan los aceptores de electrones que contiene el electrolito.
Por tanto, cuando las zonas sumidero y fuente de electrones son diferentes en el espacio y en el tiempo, se tiene la teoría homogénea de la corrosión de Wagner-Traud. Este mecanismo requiere una superficie metálica homogénea. Esto se debe a que las heterogeneidades tienden a fijar las reacciones de electrolización y de deselectronización con formación de zonas de sumidero y fuente estable de electrones. Sin embargo, en algunas situaciones prácticas, existen heterogeneidades de un tipo o de otro. Las impurezas son del tipo más obvio de heterogeneidades, pero también lo son, las diferentes fases de una aleación o bien de un metal con una distribución no homogénea de tensiones o con un desigual acceso a los aceptores de electrones. La teoría homogénea de la corrosión subraya de que, independientemente de la presencia o ausencia de impurezas, “los metales se vuelven inestables a consecuencia de que se producen simultáneamente diferentes reacciones electrónicas de transferencia de cargas y en opuestas direcciones en la superficie”.
El concepto de gradiente electroquímico combina el concepto matemático de gradiente con los conceptos físicos y químicos de potencial eléctrico y de potencial químico (concentración). Básicamente indica cuál es la dirección en la que cambia más rápidamente la concentración y el potencial eléctrico de una solución no homogénea; esto es importante porque una partícula de una sustancia cualquiera con una cierta carga en solución se moverá tratando de seguir la dirección de mayor gradiente electroquímico, yendo desde donde esa sustancia en particular se encuentra más concentrada hacia donde está más diluida y desde donde tiene mayor potencial eléctrico hacia donde tiene menor potencial eléctrico. Los gradientes electroquímicos son muy importantes para los seres vivos, donde son utilizados para provocar movimiento de sustancias a través de las membranas celulares y para producir energía aprovechable a través del proceso defosforilación oxidativa.
Corrosión por Picadura o “Pitting” Es altamente localizada, se produce en zonas de baja corrosión generalizada y el proceso (reacción) anódico produce unas pequeñas “picaduras” en el cuerpo que afectan. Puede observarse generalmente en superficies con poca o casi nula corrosión generalizada. Ocurre como un proceso de disolución anódica local donde la pérdida de metal es acelerada por la presencia de un ánodo pequeño y un cátodo mucho mayor.
Esta clase de corrosión posee algunas otras formas derivadas:
Corrosión por Fricción o Fretting : es la que se produce por el movimiento relativamente pequeño (como una vibración) de 2 sustancias en contacto, de las que una o ambas son metales. Este movimiento genera una serie de picaduras en la superficie del metal, las que son ocultadas por los productos de la corrosión y sólo son visibles cuando ésta es removida.
Corrosión por Cavitación: es la producida por la formación y colapso de burbujas en la superficie del metal (en contacto con un líquido). Es un fenómeno semejante al que le ocurre a las caras posteriores de las hélices de los barcos. Genera una serie de picaduras en forma de panal.
Corrosión Selectiva: es semejante a la llamada Corrosión por Descincado, en donde piezas de cinc se corroen y dejan una capa similar a la aleación primitiva. En este caso, es selectiva porque actúa sólo sobre metales nobles como al Plata-Cobre o Cobre-Oro. Quizá la parte más nociva de esta clase de ataques está en que la corrosión
del metal involucrado genera una capa que recubre las picaduras y hace parecer 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.
La corrosión por erosión es el efecto producido cuando el movimiento de un agente corrosivo sobre una superficie de metal acelera sus efectos destructivos a causa del desgaste mecánico. La importancia relativa del desgaste mecánico y de la corrosión es a menudo difícil de determinar, y varía considerablemente de una situación a otra. El papel de la erosión se atribuye generalmente a la eliminación de películas superficiales protectoras: por ejemplo, las películas protectoras formadas por el óxido generado por el aire. Un metal oxidado ralentiza su deterioro porque la superficie ya oxidada dificulta que el interior continúe oxidándose. Si por ejemplo el polvo o la arena, impulsadas por el viento, eliminan esa capa exterior de óxido, el metal continuará deteriorándose al haber perdido su protección. La corrosión por erosión tiene generalmente el aspecto de pequeños hoyos lisos. El ataque puede también exhibir un patrón direccional relacionado con la trayectoria tomada por el corroyente, al igual que por movimientos sobre la superficie del metal. La corrosión por erosión prospera en condiciones de alta velocidad, turbulencia, choque, etc. De manera frecuente, aparece en bombas, mezcladores y tuberías, particularmente en curvas y codos. Las partículas en suspensión duras son también frecuentes causantes de problemas.
Descincado o corrosión selectiva Corrosión característica de las aleaciones cinc, cobre (latón). El resultado es una pérdida de Cinc, dejando una cubierta de cobre porosa. El ataque es posiblemente debido a celdas galvánicas su microscópicas. Esta corrosión se puede presentar de dos formas: De tipo intrusión, donde las películas protectoras pasivas son retiradas, produciendo pequeñas porciones de superficie que son atacadas, introduciendo la corrosión en el metal De ataque, que se refiere a una corrosión uniforme, no localizada
La corrosión por esfuerzo se presenta por acción galvaniza pero puede suceder por la filtración de impurezas en el extremo de una grieta existente. La falla se presenta como resultado de la corrosión y de un esfuerzo aplicado, a mayores esfuerzos el tiempo necesario para la falla se reduce.
La corrosión intergranular , también conocida como ataque intergranular (IGC y IGA por sus siglas en inglés), es una forma de corrosión que se presenta en algunas aleaciones, y que está caracterizada por la disolución del metal en las zonas próximas al borde de grano. Se suele producir en aleaciones que forman capa pasiva, como son los aceros inoxidables, y que consiste en la formación de carburos de cromo en los bordes de grano, provocando un empobrecimiento en cromo en la zona aledaña, no quedando suficiente cromo para formar la capa pasiva de óxido de cromo que le protege del ambiente. Este fenómeno es característico de los aceros inoxidables, sin embargo se puede presentar en otras aleaciones que forman capas pasivas, como aleaciones base aluminio o níquel.
SOLUCIONES CONTRA LA CORROSION Hay cinco soluciones posibles para proteger a los productos de acero contra los efectos de la corrosión: Utilice acero inoxidable en lugar de acero normal. Acero inoxidable es acero normal mezclado con otros metales como níquel y cromo. Sin
embargo, el coste del acero inoxidable hace que éste no sea práctico para un uso diario, excepto para pequeños elementos de ajuste como pernos y tuercas. Recubra el acero normal con zinc. El recubrimiento de acero con zinc, que es otro metal, es un procedimiento que se conoce generalmente como galvanizado y es la forma más normal de proteger pequeños objetos fabricados como anillas de amarre, bolardos fabricados con tubos, pernos, mordazas, cadenas, grilletes, tuberías de agua, etc. Los materiales a recubrir se sumergen normalmente en un baño de zinc fundido en talleres especializados. Una vez un objeto se ha sumergido en zinc en caliente no se debe realizar ningún trabajo de soldado, corte o taladrado, ya que esto destruiría la integridad del recubrimiento de protección. Recubra el acero normal con plásticos especiales. El recubrimiento del acero con plásticos especiales resistentes al desgaste constituye otra forma de protección contra la corrosión; sin embargo, el alto coste que implica el proceso de recubrimiento (en talleres especializados) hace que este método no sea práctico para uso diario. Pinte el acero normal con pinturas especiales. El pintar el acero utilizando pinturas especiales es el método más común de proteger grandes estructuras de acero. Las superficies que se van a pintar se deberán limpiar cuidadosamente con un cepillo de acero (o preferiblemente mediante un chorro de arena). La capa inferior deberá consistir en un imprimador basado en zinc. La segunda y tercera capas deberán consistir en una pintura de epoxi sobre base de brea. Al pintar el acero, se deberán tener en cuenta los siguientes puntos:
Las pinturas caseras normales no son adecuadas para el entorno marino debido a que, al igual que algunos plásticos, envejecen con mucha rapidez cuando están expuestas a los rayos del sol. El diesel, queroseno y la gasolina no son químicamente compatibles con las pinturas marinas; habrá de utilizarse el diluyente de pintura apropiado. Se deberán utilizar guantes siempre que se manipulen pinturas basadas en epoxi.
Proteja el acero con ánodos de zinc (protección catódica). Los ánodos de zinc se utilizan para prolongar más aún la vida útil de estructuras de
acero sumergidas en agua del mar como, por ejemplo, pilones de acero, pontones, flotadores metálicos, etc. Los elementos de aluminio, en contacto con acero húmedo, quedan expuestos también a la corrosión galvánica.
