Índice ........................................................................................................................ 2 INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................
Oxidación y corrosión .................................................................... ................................................................................................................ ............................................ 3 CORROSIÓN ................................................................... .......................................................................................................................... ....................................................... 3 Tipos de Corrosión ..................................................................... ................................................................................................................. ............................................ 4 Corrosión uniforme: ............................................................... ............................................................................................................ ............................................. 4 Corrosión galvánica: ............................................................. .......................................................................................................... ............................................. 4 Corrosión por picaduras: .................................................................. ................................................................................................... ................................. 4 Corrosión intergranular ......................................................... ...................................................................................................... ............................................. 4 Corrosión electroquímica o corrosión en líquidos. ........................................................ 5 OXIDACION ..................................................................... ............................................................................................................................ ....................................................... 6 Protección contra la oxidación y la corrosión .......................................................... ..................................................................... ........... 6 Procedimiento para evitar la oxidación y corrosión en el automóvil ................................... 7
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INTRODUCCIÓN
Nuestro trabajo Nuestro trabajo tiene tiene la finalidad de dar a conocer los conocimientos teóricos y científicos acerca de la corrosión y oxidación, mediante una investigación una investigación científica científica del tema daremos a conocer estos conocimientos. Pretendemos informar en forma correcta y entendible el tema, pues creemos que dicho tema es de suma importancia ayudará como elemento de apoyo en la en la investigación de investigación de los materiales. De una manera convincente y clara explicaremos la corrosión, sus elementos y factores. También daremos posibles soluciones posibles soluciones al al proceso de corrosión en los materiales.
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Oxidación y corrosión
CORROSIÓN 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. Los materiales están expuestos continuamente a los más diversos ambientes de interacción material-ambiente provoca, en muchos casos, la pérdida o deterioro de las propiedades físicas del material. Los mecanismos de deterioro son diferentes según se trate de materiales metálicos, cerámicos o polímeros (plásticos). Así, en el hierro, en presencia de la humedad y del aire, se transforma en óxido, y si el ataque continúa acaba destruyéndose del todo. Desde el punto de vista económico, la corrosión ocasiona pérdidas muy elevadas. En los materiales metálicos, metálicos, el proceso de deterioro se llama oxidación y Corrosión. Corrosión. Por otro lado, en los cerámicos las condiciones para el deterioro han de ser extremas, y hablaremos también de corrosión. corrosión. Sin embargo, la pérdida de las propiedades de los materiales polímeros se denomina degradación. degradación. En el deteriores de materiales podemos distinguir dos procesos: 1. Oxidación directa: directa: Resulta de la combinación de los átomos metálicos con los de la sustancia agresiva. Ejemplos: 2 Fe + O2 2 FeO (herrumbre-óxido) (herrumbre-óxido) (oxidación → por oxígeno como causa) Fe + S → FeS (sulfuro) (oxidación por azufre como causa) Esto lleva a que el metal, con el tiempo, pase de tener un estado libre (puro) a tener un estado combinado con otros elementos (óxidos, carbonatos, sulfatos,...)En este caso, los productos de la reacción quedan adheridos a la superficie del metal. En algunos casos, se forman películas protectoras que los aíslan del agente corrosivo. El caso más corriente es el ataque por oxígeno. En este caso, sobre el metal se forma una capa de óxido que, en algunos casos auto protege al metal de una mayor oxidación. Cu, Ni, Sn, Al, Cr,... Los ambientes son secos. secos. Pero el oxígeno no es el único agente, pues también puede intervenir el cloro (Cl2), el azufre (S), el hidrógeno (H2), el monóxido de carbono (CO), el dióxido de carbono (CO2),...En los procesos de oxidación, oxidación, los metales pasan de su estado elemental a formar iones positivos (cationes) por pérdida de electrones. M → Mn+ + nesiendo n el número de electrones que se pierden. A esta reacción se le llamare acción de oxidación o reacción anódica. El proceso de oxidación se acelera si la temperatura de eleva. 3
Tipos de Corrosión Se clasifican de acuerdo a la apariencia del metal corroído, dentro de las mas comunes están: Corrosión uniforme: Donde la corrosión química o electroquímica actúa uniformemente sobre toda la superficie del metal. La corrosión uniforme o general tiene como particularidad desarrollarse con la misma rapidez a lo largo de toda la superficie, y puede describirse como la corrosión causada por un ácido en un medio acuoso, cuyas propiedades protectoras sean mínimas. Este tipo de corrosión permite ser medida en valores promedios anuales, en largos tramos de superficies expuestas, así por ejemplo, el acero se corroe en el agua de mar a una velocidad relativamente uniforme e igual a 0.13 mm/año. Corrosión galvánica: Ocurre cuando metales diferentes se encuentran en contacto, ambos metales poseen potenciales eléctricos diferentes lo cual favorece la aparición de un metal como ánodo y otro como cátodo, a mayor diferencia de potencial el material con mas áctivo será el ánodo. La corrosión galvánica o bimetálica es el resultado de la exposición de dos metales distintos en el mismo ambiente, y más notable cuando están conectados eléctricamente en forma directa; en base al potencial relativo de ambos metales. Aquí, el más reactivo (ánodo) se corroerá a expensas del más pasivo (cátodo), ofreciendo protección para el metal catódico. Este tipo de corrosión depende del potencial o tendencia a la corrosión de los metales expuestos, de la mayor o menor m enor cercanía entre los mismos, de la conductividad del ambiente donde se encuentran y del área de contacto. Corrosión por picaduras: Aquí se producen hoyos o agujeros por agentes químicos. Se denomina así al tipo de ataque local formado cuando la velocidad de la corrosión es mayor en unas zonas comparadas con otras. Si se produce ataque apreciable confinado en un área fija del metal relativamente pequeña, la cual se convierte en ánodo, las picaduras resultantes se define como profundas. Si el área de ataque es relativamente grande y no tan profundas, las picaduras se consideran superficiales. En ocasiones se expresa la profundidad de las picaduras por el término factor de picadura. Corrosión intergranular Es la que se encuentra localizada en los límites de grano, esto origina perdidas en la resistencia que desintegran los bordes de los granos. Es un tipo de ataque localizado, producida en los espacios limitantes de los granos de un metal y produce pérdida de la resistencia mecánica y de la ductilidad. El material del área limitada atacada, donde están los espacios intergranulares, actúa como ánodo, los cuales a su vez, están en contacto con las superficies de los granos con un tamaño de grano mayor y actúan como cátodos. Este ataque suele ser, con frecuencia, rápido, penetra con profundidad en el metal y algunas veces causa averías catastróficas. Se da en procesos donde la estructura del material es modificada; ejemplo, aceros inoxidables con tratamientos térmicos inadecuados. inadecuados.
Los fenómenos de degradación soportados por los objetos metálicos se definen generalmente, sin establecer distinciones especiales, con los vocablos «corrosión», «oxidación», «cubrirse de herrumbre», etc. En efecto, en relación con el agente que produce la alteración y con la naturaleza del metal que la soporta, a las 4
manifestaciones que se derivan deben darse denominaciones distintas. Así, una gota de ácido que cae sobre una superficie de material férreo da lugar inmediatamente a una serie de fenómenos (desprendimiento de hidrógeno, coloración amarillenta del líquido, etc.), que terminan con la formación de una mancha obscura en la zona en cuestión. En este caso debe hablarse de corrosión química o de ataque químico. Sucesivamente, también es posible que en torno a la zona manchada aparezcan aparezcan otras manchas rojizas, típicas de los fenómenos de formación de herrumbre u oxidación. Efectivamente, esta segunda manifestación, debida a la acción del oxígeno y que puede tener lugar por simple contacto del material férreo con oxígeno, sobre todo en presencia de humedad, da lugar a la formación de óxidos de hierro, uno de los cuales (Fe03) típicamente coloreado de rojo pardusco, es conocido con el nombre de herrumbre u orín. Si un experimento de ese tipo se realiza sobre una superficie metálica de un material no férreo, los fenómenos que se producen pueden definirse como fenómenos de corrosión o de oxidación .
Corrosión electroquímica o corrosión en líquidos. En este caso, el metales atacado por un agente corrosivo en presencia de un electrolito. (Un electrólito o electrolito es cualquier sustancia, normalmente líquida, que contiene iones libres, que se comportan como un medio conductor eléctrico. eléctrico . Normalmente un electrolito es una disolución, en la que el disolvente suele ser agua y el soluto otra sustancia). El ejemplo ej emplo más conocido es el agua del mar (el ( el cloruro sódico es un agente corrosivo), que actúa como electrolito. Los procesos de corrosión son procesos electroquímicos, ya que en la superficie del metal se generan “ micro pilas galvánicas” en las que la humedad actúa como electrolito. El metal actúa como ánodo (polo positivo) y, por lo tanto, se disuelve. Así, el electrolito actúa como medio conductor a través del cual viajan las cargas que abandonan los electrones del ánodo que se corroe, el metal. Existe un tipo de corrosión de tipo electroquímico que aparece cuando se juntan metales diferentes o son conectados eléctricamente. Al producirse el contacto, el metal más electronegativo desempeña desempeña el papel de ánodo y, por tanto, sufre la corrosión. Definiciones que te aclaran las cosas: a) Ánodo: Ánodo: Metal que cede electrones y se corroe. b) Cátodo: Cátodo: Receptor de electrones. c) Electrolito: Electrolito: Líquido que está en contacto con el ánodo y el cátodo. Debe ser conductor eléctrico. Este líquido proporciona el medio a través del cual se asegura el desplazamiento de cargas eléctricas desde el ánodo hasta el cátodo.
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OXIDACION Todos los materiales reaccionan con el oxigeno y otros con los gases. Estas reacciones al igual que la corrosión alteran las propiedades de los materiales, unos reaccionan con mayor facilidad al oxigeno que otros. Oxidación de los metales: los metales pueden reaccionar con el oxigeno para producir un oxido sobre la superficie. Estamos interesados en tres aspectos de esta reacción: la facilidad con la que se oxida el metal, la naturaleza de la película de oxido que se forma y la velocidad a la cual ocurre la oxidación. La facilidad con la que se oxida el meta está dada por la energía libre estándar de formación para el oxido. [1].La temperatura también afecta la velocidad de oxidación. Oxidación y degradación térmica en los polímeros: Los polímero se degradan si se les calienta o expone al oxigeno, es posible que rompa una cadena polimérica, produciendo dos macro radicales, en los polímeros termoestables rígidos, los macro radicales pueden combinarse de manera instantánea y resultar en un cambio neto nulo en el polímero. En lo materiales termoplásticos flexibles, no se presenta la recombinación y el resultado es una reducción del peso molecular, de la viscosidad y de las propiedades mecánicas del polímero. La despolimerización continúa mientras el polímero este expuesto a la temperatura elevada. También las cadenas de polímero se pueden separar. En este caso, uno por uno se van eliminando monómero individuales del final de cada cadena, reduciendo gradualmente el peso molecular de las cadenas restantes. Conforme se reduce el grado de polimerización. Las cadenas restantes se ramifican fuertemente. En esta, los dos extremos de la misma cadena pueden unirse para formar un anillo. Los polímeros también se degradan por pérdida de grupos laterales de las cadenas. Los iones de cloro y los anillos de bencenos se pierden de la cadena, formando subproductos. [ Protección contra la oxidación y la corrosión Impedir la corrosión implica impedir reacciones electroquímicas. Es decir, eliminar la posible presencia de un electrolito que actúe como medio conductor para facilitar una reacción de transferencia de electrones desde un metal anódico. Así, las soluciones podrían ser: a) Protección por recubrimiento: recubrimiento: Es decir, crear una capa o barrera que aislé el metal del entorno. b) Recubrimientos no metálicos: metálicos: siendo los más comunes... · Pinturas y barnices: Es económico y exige que la superficie esté limpia de óxidos y grasas · Plásticos: Son muy resistentes a la oxidación y son flexibles, pero apenas resisten el calor. El más empleado es el PVC. · Esmaltes y cerámicos: Tiene la ventaja de resistir las altas temperaturas y el desgastes. c) Recubrimientos metálicos: metálicos: · Inmersión : Se recubre el metal a proteger en un baño de metal fundido. El metal al solidificar forma una fina capa protectora. Los metales más empleados son: 6
a) Estaño (la técnica se llama estañado): latas de conserva b) Aluminio: (la técnica se llama aluminización): Es económico y con calidad. c) Plomo: (la técnica se llama plombeado): Para recubrir cables y tuberías. d) Cinc: (la técnica se llama galvanizado): Para vigas, vallas, tornillos,...y otros objetos de acero. · Electrodeposición: En este caso se hace pasar corriente eléctrica entre dos metales diferentes que están inmersos en un líquido conductor quehacer de electrolito. Uno de los metales será aquel que hará de ánodo, el cual se oxidará y sacrificará. El otro metal, el que se desea proteger, hará de cátodo yambos estarán inmersos en el electrolito que estarán en una cuba. Cuando pasa la corriente eléctrica, sobre el metal catódico se crea una fina capa protectora hecha del material procedente del metal anódico, pues la pila obliga a ceder electrones al ánodo que alcanzarán al cátodo. Cuando el metal que hace de cátodo y se desea proteger es acero y el otro que va a protegerlo (que hace de ánodo) es cinc, el proceso se llama galvanizado. galvanizado. b) Protección por capa química: química : Se provoca la reacción de las piezas con un agente químico que forme compuestos en su superficie que darán lugar a una capa protectora. Por ejemplo: ▪ Cromatizado: Se aplica una solución de ácido crómico sobre el metal a proteger. Se forma una capa de óxido de cromo que impide su corrosión. ▪ Fosfatación: Se aplica una solución de ácido fosfórico y fosfatos sobre el metal. Se forma una capa de fosfatos metálicos que la protegen del entorno. c) Protección catódica: catódica: Se fuerza al metal a comportarse como un cátodo, suministrándole electrones. Se emplea otro metal que estará en contacto con el metal que se desea proteger, llamado “ánodo de sacrificio”, el cual se corroe y acaba destruyéndose aportando electrones al metal. En defi nitiva, el metal “ánodo de sacrificio” se pone en contacto con el metal a proteger el cual recibe electrones del primero. Se necesita la presencia de un electrolito. Se emplea mucho en tuberías enterradas. d) Inhibidores: Inhibidores: Se trata de añadir productos químicos al electrolito para disminuir la velocidad de la corrosión. Ejemplo: Sales de cromo. Se echan a los radiadores de los coches.
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Procedimiento para evitar la oxidación y corrosión c orrosión en el automóvil El automóvil es muy sensible en todas sus partes a los fenómenos de corrosión y de oxidación. Sin embargo, debe advertirse que por lo que concierne al motor, al circuito del lubricante, al circuito y al depósito de carburante carburante,, los fenómenos de corrosión son prácticamente inapreciables. Es cierto que durante la larga permanencia en el cárter de una carga de lubricante, cuando el cambio de éste se hace sólo de vez en cuando, pueden originarse fenómenos de corrosión debidos a la introducción en el lubricante de condensaciones acidas, como residuos de combustión, o humedades derivadas del ambiente exterior; también es cierto que en el circuito del carburante pueden acumularse humedad y substancias agresivas, provenientes éstas del ambiente exterior, y ello sobre todo en zonas marinas o durante los transportes marítimos; no obstante, estos fenómenos quedan generalmente minimizados o anulados por el uso de aditivos en los lubricantes y en los mismos carburantes. Lo que mayormente y con razón preocupa al automovilista y que realmente puede influir en la estética y en la funcionalidad del automóvil, son las alteraciones de la carrocería en sus elementos cromados, en las partes pintadas, en los bajos del coche, en el tubo de escape, etc. Los automóviles nuevos tienen la carrocería tratada íntegramente con pinturas antioxidantes, sobre las que se aplican varias manos a base de productos nitrocelulósicos. sintéticos o más recientemente acrílicos o poliuretánicos. El pintado constituye una buena protección de la chapa, pero por acción continua de la humedad, la luz y los cambios de temperatura, las pinturas sufren un proceso de envejecimiento y pierden parte de su acción protectora, tendiendo con ello a desprenderse en los puntos más perjudicados o en aquellos en los que la humedad ha quedado retenida mucho tiempo. Los componentes del smog contribuyen a estas alteraciones, logrando que el metal se halle al descubierto y expuesto al ataque directo. Si no se recurre a remedios idóneos (retoques con imprimación antioxidante) la corrosión prosigue, abarcando zonas cada vez más extensas. La corrosión puede producirse también en partes empotradas, donde es menos detectable, por lo que es posible que prosiga hasta el punto de destruir la chapa y aparecer de improviso en el exterior cuando la parte está dañada irremediablemente. Estos fenómenos de corrosión-oxidación actúan más rápidamente en climas especiales y también en otros cuando en invierno se extiende sal por las calles para eliminar hielo y nieve. Para retrasar el proceso de degradación y mantener la carrocería en mejores condiciones estéticas existen numerosas precauciones, algunas de las cuales puede adoptarlas el mismo automovilista. Por exposición al ambiente las pinturas sufren un proceso de envejecimiento que las vuelve más opacas, aumentando la porosidad de los estratos más externos. Esta mayor porosidad, además de reducir el brillo de la pintura, facilita la impregnación de la humedad y la absorción de los demás agentes corrosivos de la atmósfera, por lo que la alteración procede en cadena. Conviene, pues, limpiar el estrato superficial opaco de la pintura, usando un abrillantador fino, para que vuelva a su primitivo estado compacto y brillante. Usando sucesivamente una buena cera a base de siliconas, se pueden mejorar el brillo y el carácter hidrófugo de la pintura. Existen también ceras abrillantadoras que, con una sola operación, conducen a resultados satisfactorios. Un 8
tratamiento parecido puede aplicarse especialmente a las partes cromadas. Cuando en climas especialmente inclementes se desea proteger más a fondo, se puede ampliar la gama de protectores recurriendo, por ejemplo, al tratamiento de los bajos con pinturas de base bituminosa, distribuidas con pulverizador o con pincel. Una vez evaporado el disolvente queda una película oleosa plástica, que es resistente a los choques y a las abrasiones, con notable poder antioxidante. En los ángulos muertos y en los intersticios accesibles entre agua y chapa, o próximos a los cromados, resulta de gran efectividad el uso de grasas marinas (de aspecto mantecoso, conteniendo óxido de cinc y antioxidante) repartidas en estratos delgados o como relleno. Más dudosa es la eficacia de las lacas transparentes secantes, recomendadass con frecuencia recomendada f recuencia para proteger los cromados. Estas películas tienen más acción aislante que efecto antioxidante verdadero, y precisamente por este motivo la continuidad de la película es la condición esencial para obtener un resultado satisfactorio. Cuando por aplicación defectuosa o por rotura sucesiva de la película se interponen agentes agresivos entre el metal y la misma película, la corrosión avanza rápidamente. Un aspecto interesante de la protección de la carrocería contra la corrosión es el específico para las partes empotradas y en general de las chapas en su cara interna donde ésta sea accesible. Actualmente, los mismos fabricantes toman en consideración este tipo de tratamiento, rellenando esas partes plásticas esponjosas. Un ejemplo típico de corrosión en el automóvil es el que afecta a los tubos de escape. Allí donde los gases de combustión se ponen en contacto con las zonas más frías del tubo se forma una condensación acida muy agresiva para las superficies férreas. Durante el estacionamiento del automóvil, si las pendientes de las zonas del tubo no son idóneas para facilitar su descarga, el producto condensado se estanca y ataca rápidamente las superficies. En la actualidad, algunos fabricantes han adoptado el sistema de construir la última parte del tubo de escape con aleación inoxidable. Esta precaución mejora la situación, pero con frecuencia la corrosión tiene lugar en el silenciador silenciador,, por lo que dado el costo de la operación de substituir las partes del tubo de escape, es de esperar que se mejore también, en la fase de fabricar el automóvil, el material de los demás elementos de todo el tubo. Por otra parte, no parece que existan otros sistemas de protección suficientemente eficaces.
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Es importante establecer una diferencia principal entre oxidación y corrosión ya que no es lo mismo. La oxidación ocurre cuando un átomo inestable pierde un electrón, lo que permite que el átomo forme un compuesto nuevo con otro elemento. La oxidación no afecta a la estructura interna del material. La corrosión se define como el deterioro de un material a consecuencia de un ataque electroquímico por su entorno. La corrosión afecta a la estructura interna del material puesto que el ataque electroquímico hace que el material sufra separaciones en su estructura molecular.
Un concepto importante a destacar es que todos los metales incluidos el acero inoxidable se oxidan. Tenemos la idea general de que si un metal no tiene una capa visible a simple vista como la del óxido del Fe no está oxidado lo cual no es cierto. ci erto. El acero inoxidable si está oxidado aunque, eso sí, no presenta el aspecto herrumbroso de otros metales o aleaciones. Y esto es debido a la presencia del cromo contenido en la aleación, en una proporción de al menos el 11%.
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Conclusiones
Como conclusiones tenemos los siguientes puntos, el proceso de corrosión debe ser visto como un hecho que pone en evidencia el proceso natural de que los metales vuelven a su condición primitiva y que ello conlleva al deterioro del mismo. No obstante es este proceso el que provoca la investigación y el planteamiento de fórmulas que permitan alargar la vida útil de los materiales sometidos a este proceso.
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