Corrosión electrolítica y protección para aceros. Pavonado y Galvanizado

RESUMEN En el presente trabajo se estudió sobre la corrosión electrolítica de los metales, sus formas, sus clasificaciones y los cuidados para evitarlos, luego también se trató 3 métodos para la corrosión electrolítica de los aceros: El proceso de cromado es un método muy eficiente para evitar la corrosión de diferentes tipos de materiales ferrosos como el acero. Sin embargo, no es un proceso económico, ya que este tiene que pasar por varios sub procesos como el niquelado y cobreado.  los aceros cromados se les conoce como aceros ino!idables y los podemos encontrar en electrodomésticos, automoción, construcción, industria alimentaria, etc. "reviamente al proceso de cromado la pie#a pasa por un lavado general, luego de ello al decapado, seguido de un nuevo lavado, amolado y pulido antes de otro lavado en corriente, para así llegar al cobreado, el cual ser$ lavado en corriente nuevamente para proceder con el niquelado semibrillante y luego al brillante. Esta pie#a niquelada pasa por diferentes etapas antes de llegar a la etapa del cromado. %na ve# la pie#a esté lista procedemos a cromarla, la pie#a cromada ser$ lavada en corriente y posteriormente ser$ neutrali#ada alcalinamente con &a'( para luego volverla a lavar, secar y almacenar. )as pie#as cromadas son muy difíciles de corroer y por ende tienen llegan a alcan#ar tiempos de vida muy altos. El proceso de galvanizado este proceso, el cual, es considerado como el ideal para prevenir la corrosión en las estructuras de acero usadas en puentes interoce$nicos, e!isten peque*as variaciones en cuanto a algunas etapas. "or ejemplo, en el proceso de desengrasado se puede usar agua caliente, así como soluciones alcalinas. dem$s, en la etapa de decapado se puede variar en cuestión del $cido a usar, pudiendo ser este $cido clor+ídrico o sulfrico. El galvani#ado consiste en adicionar capas de #inc a la pie#a de acero para así protegerlo de la corrosión y mantener sus propiedades mec$nicas intactas, de esta forma el #inc, gracias a que se encuentra por encima del +ierro en la tabla de potencial de reducción, actuara como metal de sacrificio. El proceso de galvani#ado consiste en varias etapas. Entre ellas las m$s importantes son: el desengrasado, el decapado, el flu!ado y el galvani#ado. Este proceso debe ir siempre enjuague la etapa de desengrasado y decapado paracon asíun tener certe#adespués de que de la pie#a no est$ arrastrando sustancias impuras. "or ltimo, después de todas las etapas las pie#as se someten a un riguroso control de calidad para verificar su óptima capacidad anticorrosiva y poder ser unidas con las dem$s pie#as y de esta forma construir el puente interoce$nico llevado a cabo por los ingenieros civiles.

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I. INTRODUCCIÓN  lo largo de la +istoria de la +umanidad, el término de corrosión alude a la destrucción paulatina de metales por agentes e!ternos de tipo electroquímico, sin embargo, esto comprende un fenómeno muc+o m$s amplio que se da en los materiales en general. sí tenemos los pl$sticos que pueden deformarse o agrietarse y romperse- la madera, abrirse o pudrirse- el granito, erosionarse, y el cemento "órtland, li!iviarse. on un criterio m$s generalista, y tratando de abarcar todo ello, la podemos definir como la degradación de un material por su medio ambiente, es decir afecta no solo a metales sino a no metales, cer$micos, polímeros, entre m$s, a lo largo de la +istoria +umana. &o se conoce con e!actitud la fec+a en que se descubrió la técnica de fundir mineral de +ierro para producir un metal susceptible de ser utili#ado. )os primeros utensilios de +ierro descubiertos por los arqueólogos en Egipto datan del a*o 3./// a.., y se sabe que antes de esa época se empleaban adornos de +ierro. )os griegos ya conocían +acia el 0./// a.. la técnica, de cierta complejidad, para endurecer armas de +ierro mediante tratamiento térmico )as aleaciones producidas por los primeros artesanos del +ierro 1y, de +ec+o, todas las aleaciones de +ierro fabricadas +asta el siglo 24 d..5 se clasificarían en la actualidad como +ierro forjado. "ara producir esas aleaciones se calentaba una masa de mineral de +ierro y carbón vegetal en un +orno o forja con tiro for#ado. Ese tratamiento reducía el mineral a una masa esponjosa de +ierro met$lico llena de una escoria formada por impure#as met$licas y ceni#as de carbón vegetal. Esta esponja de +ierro se retiraba mientras permanecía incandescente y se golpeaba con pesados martillos para e!pulsar la escoria y soldar y consolidar el +ierro. El +ierro producido en esas condiciones solía contener un 36 de partículas de escoria y un /,06 de otras impure#as. En ocasiones esta técnica de fabricación producía accidentalmente auténtico acero en lugar de +ierro forjado. )os artesanos del +ierro aprendieron a fabricar acero calentando +ierro forjado y carbón vegetal en recipientes de arcilla durante varios días, con lo que el +ierro absorbía suficiente carbono para convertirse en acero auténtico. 7espués del siglo 24 se aumentó el tama*o de los +ornos utili#ados para la fundición y se incrementó el tiro para for#ar el paso de los gases de combustión por la carga o me#cla de materias primas. En estos +ornos de mayor tama*o el mineral de +ierro de la parte superior del +orno se reducía a +ierro met$lico y a continuación absorbía m$s carbono como resultado de los gases que lo atravesaban. El producto de estos +ornos era el llamado arrabio, una aleación que funde a una temperatura menor que el acero o el +ierro forjado. El arrabio se refinaba después para fabricar acero.

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)a producción moderna de acero emplea altos +ornos que son modelos perfeccionados de los usados antiguamente. El proceso de refinado del arrabio mediante c+orros de aire se debe al inventor brit$nico (enry 8essemer, que en 09 desarrolló el +orno o convertidor que lleva su nombre. 7esde la década de 0; se conoció que estos reaccionaban con su medio ambiente, en el cual e!iste gran variedad de agentes contaminantes que propician la corrosión, tales como el polvo, los $cidos, las bases o $lcalis, microorganismos, así como en los ambientes secos con +umedad relativa menor al o =se corroía menos> debido a ciertas técnicas empíricas empleadas en su fabricación. En el siglo 24 se abandona la +ipótesis de "latón en el sentido de que la corrosión es un fenómeno de =segregación de los componentes met$licos> y ?eorg 7. Sta+l afirma que la corrosión es una =quema o combustión lenta> del +ierro, pero segn )avoisier el o!ígeno era el generador de ó!ido y era el causante del aumento de peso del +ierro tras su e!posición a la atmósfera afirmando que cualquier corrosión es causada por el o!ígeno, teoría que se acercaba a la realidad. En 0;/, . Sus+man observó que el alambre fabricado con acero 8essemer o @artinAsiemens sufría corrosión con muc+a m$s rapide# que el +ierro.  raí# de estos +ec+os, cundió la idea de que la resistencia a la corrosión era mayor en los metales puros. Ba por el siglo 22, se abordaron dos aspectos importantes para poder +acer frente a la corrosión ligado al desarrollo tecnológico y económico de esa época, esos aspectos comprendían economi#ar perdidas a lo que a corrosión de metales se refiere y sus implicancias, y el otro aspecto comprendía en la conservación de los recursos naturales, específicamente la toma de consciencia de las reservas mundiales limitadas de metales y sus implicancias.

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En la actualidad, la e!periencia le +a ense*ado al +umano que los metales comunes poseen diferentes tendencias a corroerse y que +asta a+ora se luc+a m$s en controlar la corrosión que en eliminarla, siendo necesario tomar en cuenta el fenómeno corrosivo desde el dise*o de las instalaciones y no después de ponerlas en operación.

1.1 IMPORTANCIA )a importancia de los estudios de la corrosión es doble. En primer lugar, figura el aspecto económico que comprende la reducción de las pérdidas de material que es producen por el desgaste progresivo o rotura repentina de tuberías, recipientes, componentes met$licos de m$quinas, cascos de buques, estructuras marinas, etc. En segundo término, +ay que considerar la conservación de los recursos naturales, aplicada en principio a los metales, cuya reserva mundial es limitada, y cuyo consumo incluye las correspondientes pérdidas de reservas de energía y agua que acompa*an a la producción y montaje de las estructuras met$licas. &o menos importante es el consiguiente a+orro potencial +umano que se emplea en dise*ar y reconstruir los equipos met$licos corroídos, que de otra manera seria utili#ado para otros fines tiles a la sociedad. El motivo principal de la investigación de la corrosión se deriva en la actualidad del factor económico. )as pérdidas que sufren la industria, el ejército y las municipalidades ascienden a muc+os miles de millones de dólares al a*o. )as pérdidas económicas se dividen en: pérdidas directas y pérdidas indirectas.

A. Pérdidas dirc!as Se entienden por pérdidas directas los costos de reponer estructuras y maquinaria corroídas, o sus partes componentes, tales como tubos condensadores, silenciadores de tubos de escape, conductos y tuberías, tejados met$licos, etc., en los que se incluye la mano de obra necesaria. 'tros ejemplos son el repintado periódico de estructuras cuyo motivo principal es evitar la +errumbre, o el costo de adquisición y mantenimiento de las tuberías con protección catódica. )a reposición anual de varios millones de depósitos domésticos para agua caliente debido a fallos por corrosión o la reposición de millones de silenciadores corroídos de automóviles, constituyen pérdidas directas bastantedeimportancia. pérdidas directasaincluyen el costo e!tra debidode al empleo aleaciones )as y metales resistentes la corrosión en aplicaciones donde el acero al carbono cumpliría las e!igencias mec$nicas, pero no sería utili#able por su insuficiente resistencia a la corrosión- y asimismo comprende el costo del galvani#ado o niquelado del acero, el de la adición de in+ibidores al agua y el de la des+uminidificacion de almacenes para equipos met$licos. Solo en los Estados %nidos se estima, calculando pro bajo, que el

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costo total de todas estas clases de perdidas es de unos // millones de dólares por a*o.

". Pérdidas Indirc!as unque resulta m$s difícil establecer las pérdidas indirectas, un breve e!amen de las pérdidas típicas de esta clase conduce a la conclusión de que totali#an varios billones de dólares por encima del valor de las pérdidas directas ya, mencionadas. omo ejemplos de las pérdidas indirectas citaremos los siguientes: a# nterrupciones en la producción Ceponer una tubería corroída en una refinería de petróleo puede costar unos cientos de dólares, pero la parada de la unidad de producción, como consecuencia de la avería en la tubería, puede alcan#ar mientras dura la reparación, un costo de 9// dólares, por +ora en concepto de perdida de producción. 7e igual manera, la parada de una gran central de energía para cambiar una caldera de vapor corroída o los tubos condensadores puede obligar a un gasto de 0/ /// dólares por día para la compra de energía a otras centrales eléctricas interconectadas, a fin de efectuar el suministro a los clientes +abituales mientras la caldera esta parada.

$# "érdidas del producto quí podemos incluir las pérdidas de petróleo, gas o agua que se producen a través de tuberías corroídas, +asta locali#ar a la avería y +acer la reparación. %n ejemplo comn lo tenemos en l perdida de anticongelante en el radiador corroído de un automóvil.

c# "érdidas de rendimiento Dal ocurre como consecuencia de la formación de capas acumuladas de productos de corrosión que disminuyen la transmisión de calor, o por la formación de +errumbre en el interior de tuberías que producen obstrucciones parciales y obligan por lo tanto a aumentar la capacidad de bombeo en las redes de conductos. 'tro ejemplo cuyos lo tenemos en los combustión interna de los automóviles, segmentos de motores pistones de y paredes de los cilindros se corroen constantemente por la acción de los gases de combustión y de los productos condensados. )a pérdida de las medidas críticas de los segmentos y cilindros, que conduce a un consumo e!cesivo de gasolina y aceite, se debe con frecuencia a la acción de la corrosión tanto o m$s que al desgaste.

d# ontaminación de los productos 5

%na peque*a cantidad de cobre recogido por la ligera corrosión de una tubería de cobre o de una instalación de latón, que al margen del efecto que aquí se describe puede ser resistente y duradera, puede estropear todo el jabón producido en un lote. )as sales de obre aceleran el proceso de arranciamiento de los jabones y acortan el tiempo que pueden permanecer almacenados antes de su venta. 7e igual manera, las acciones de algunos metales en cantidades del orden de peque*as tra#as pueden alterar el color de tintes y colorantes. )as instalaciones y equipos +ec+os con plomo, que por otra parte son muy resistentes, no est$n autori#ados para la reparación de alimentos y bebidas a causa de las propiedades to!icas de las sales de plomo, aun en muy peque*as cantidades. "or ra#ones idénticas, las aguas blandas conducidas por tuberías de plomo no son seguros para su empleo como aguas potables. Se incluye en la categoría de contaminación la inutili#ación de alimentos que ocurre en los envases met$licos corroídos. %n conservero de frutas y vegetales perdió en un a*o m$s de un millón de dólares antes de determinar y remediar los factores metalrgicos que causaban corrosión local en los envases. 'tra compa*ía que emplea tapas met$licas en envases de vidrio para alimentos, perdió medio millón de dólares al a*o, porque las tapas se perforaban prematuramente debido a un tipo de corrosión por picaduras, lo cual permitía la contaminación bacteriológica del contenido.

# Sobremedidas Este factor es comn en el dise*o de recipientes de reacción, calderas, tubos condensadores, v$stagos de bombas de e!tracción de po#os petrolíferos, tuberías enterradas, tanques de agua y estructuras marinas. 7ebió a que se desconocen las velocidades de corrosión o porque los métodos para el control de la corrosión son dudosos, se recurre con frecuencia a proyectar los equipos normales de trabajo o tensiones aplicadas con objeto de asegurar una duración ra#onable. on un conocimiento apropiado de la corrosión se puede +acer un c$lculo m$s seguro de la vida del equipo, y simplificar el dise*o en lo que se refiere a materiales y trabajo. %n ejemplo típico de sobredise*o, en la actualidad menos corriente que antes, lo tenemos en la instalación de oleoductos enterrados. "ara una línea de 3<Fm de tubería de /3.mm de di$metro se especificó que +abría de tener un espesor de pared de 9.09mm previsto para resistir la corrosión producida por el terreno. on una protección adecuada contra la corrosión se +ubiera podido emplear un espesor de solo <.3mm con un a+orro de 3G// t de acero y un aumento del 6 de la capacidad interna de la tubería. 7e manera similar, es normal sobredise*ar los v$stagos de las bombas e!tractoras de po#o de petróleo para incrementar la vida de servicio, retrasando el falo final debido a la corrosión con fatiga, si se elimina el factor corrosión, se podrían reducir las pérdidas por lo menos a la mitad. Se +arían 6

otras economías adicionales, ya que la energía necesaria para +acer trabajar un v$stago de peso ligero y el gasto para recuperarlo después de roto, serían m$s bajos. unque es difícil llegar a una estimación ra#onable de las pérdidas totales que srcinan las perdidas indirectas, ni aun dentro de un solo tipo de industria, es obvio que son una parte sustancial del tributo económico impuesto por la corrosión. )as pérdidas indirectas son an m$s difíciles de establecer en los casos de perdida de salud o vida, pro e!plosiones o fallos imprevistos de instalaciones químicas, accidentes de aviación, ferrocarril o automóvil, debidos a fallos repentinos por corrosión de pie#as importantes, ya que entonces su valor va m$s all$ de toda interpretación posible en términos de dinero.

1.% &USTI'ICACIÓN (oy en día es indispensable entender cómo repercute la corrosión en los metales, ya que estos van de la mano con el avance tecnológico, por ende, este factor de la corrosión provoca gastos e!traordinarios en muc+as $reas en donde el +umano se desarrolla como civili#ación. Denemos fundamentalmente tres aspectos importantes dentro de esas $reas.

a# specto (umano. barca la seguridad personal, ya que fallas violentas pueden ocasionar incendios, e!plosiones y liberación de productos tó!icos. • ondiciones insalubres, por ejemplo, contaminaciones debido a fugas de productos del equipo corroído o un producto de la corrosión misma. •

$# specto Económico. • • • • • •

Se tiene la reparación o reposición del equipo corroído. oeficiente de seguridad y sobredise*o para soportar la corrosión. @antenimiento preventivo 1como la aplicación de programas de mantenimiento5. "aros de producción debido a fallas por corrosión. ontaminación de productos ocasionando la pérdida de los mismos.

•

7a*os a los equipos adyacentes a donde se localice la falla por corrosión.

c# specto Ecológico • •

gotamiento del recurso natural de los materiales e +idrocarburos. pariencia, ya que los materiales corroídos generalmente son desagradables a la vista y representan condiciones riesgosas. 7

•

l ocurrir una falla por corrosión, se puede contaminar el medio ambiente 1gua, ire, Suelo y Subsuelo5.

1.( O"&ETI)O *ENERA+ Encontrar un sistema de protección contra la corrosión electrolítica de algunos tipos de aceros ino!idables.

1., O"&ETI)OS ESPEC-'ICOS 7escribir las materias primas a utili#ar para la protección de la corrosión electrolítica de algunos tipos de acero ino!idable. 7etallar la técnica operacional para la protección de la corrosión electrolítica de algunos tipos de aceros ino!idables. ndicar las aplicaciones industriales m$s importantes.

II. MARCO TEÓRICO %.1 +A CORROSIÓN  + A DE*RADACIÓN DE +OS MATERIA+ES )a mayoría de los materiales que nos rodean pueden clasificarse en grandes grupos: metales, vidrios y cer$micos, pl$sticos y materiales de srcen org$nico 1madera, telas, papeles, etc.5. ada uno de estos grupos tiene estructuras y 8

propiedades particulares que los llevan a tener comportamientos diferentes. sí, mientras que los metales poseen alta densidad, buena conducción de calor y electricidad, pueden ser deformados +asta formas complejas y son resistentes a la rotura frente a altas fuer#as de impacto- los cer$micos presentan baja densidad, son buenos aislantes térmicos y eléctricos, son fr$giles, tienen alto punto de fusión y alta resistencia mec$nica. "or su parte, los pl$sticos presentan baja densidad, son buenos aislantes térmicos y eléctricos y son fle!ibles y deformables. Estos comportamientos pueden ser entendidos a partir de la descripción b$sica de la estructura atómica de la materia y los tipos de uniones químicas involucradas. Dodos estos materiales, en mayor o menor medida, interactan con el medio ambiente y sufren cambios.  menudo, estos cambios modifican las características del material. En algunos casos, estos cambios sólo provocan un deterioro de su apariencia- mientras que en otros se deterioran también sus propiedades. 7esgraciadamente, en la mayoría de los casos, este deterioro es ignorado o menospreciado, y las consecuencias de este proceder suelen ser adversas. Se denomina corrosión, aunque en algunos casos particulares también se llama degradación, al ataque que sufren los materiales causado por su interacción con el medio ambiente, y que conlleva a la pérdida de su masa yHo de sus propiedades. )a corrosión es un proceso destructivo y representa una enorme pérdida económica. omo ejemplo, cabe destacar que el costo debido a da*os por corrosión por a*o en los Estados %nidos de mérica, es mayor que los da*os anuales debidos a los desastres naturales 1terremotos, inundaciones, +uracanes, etc.5. En un país industriali#ado, se calcula que el costo de la corrosión debido a mantenimiento o reempla#o de partes deterioradas, es equivalente al 6 de su "roducto 8ruto nterno. )a e!periencia acumulada al presente indica que la forma m$s adecuada de evitar la degradación de los materiales es comprendiendo el proceso que la produce y, consecuentemente, previniéndola. %n poco de tiempo y dinero en evitarla recompensar$ con una larga vida til sin problemas. En caso de los pl$sticos merece un an$lisis diferenciado. Su e!tremadamente baja velocidad de degradación +ace que estos se acumulen indefinidamente. Es comn observar la presencia de botellas y bolsas de pl$sticos en terrenos baldíos la vía pblica y los cursos de agua. Se estima que el tiempo necesario para la completa degradación de una botella pl$stica 1del tipo de los descartables de gaseosas5 es de apro!imadamente // a*os. En estos casos, la degradación SI es deseable para evitar su acumulación indefinida y, por lo 9

tanto, es necesario conocer los mecanismos de su degradación para favorecerla 1en lugar de minimi#arla5. "ara el caso de los metales, la corrosión puede ser considerada como el proceso inverso al de su obtención. )a mayoría de los metales e!isten en la naturale#a en forma de minerales en estado combinado, como por ejemplo formando ó!idos, sulfatos, carbonatos o silicatos. En este estado, la energía de los metales formando parte los minerales es baja. "ara e!traer el metal puro del mineral +ay que entregarle energía y, por ello, la energía de los metales es m$s alta que la de los minerales de los que provienen. "or ese motivo, +ay una tendencia natural a =devolver> esa energía recibida en el proceso metalrgico lo que conduce a la corrosión de los metales y la formación de compuestos de baja energía 1del mismo tipo que los minerales5. "or fortuna, ciertas velocidades de corrosión son lentas, lo que permite usar metales en la vida diaria. )os materiales no met$licos como los cer$micos, vidrios y pl$sticos también sufren procesos de degradación al ser atacados por diversos reactivos químicos. 7entro de los materiales org$nicos, la madera se degrada principalmente por la acción del agua y de microorganismos. ctualmente el estudio de la degradación de los materiales est$ dejando de lado la cl$sica segn la cual se e!ponen del material a estudiar a la acción de técnica diferentes medios durante a*os, ypie#as se espera +asta ver qué ocurre. )a tecnología moderna obliga a descartar tales métodos. Ba no es posible, por ejemplo, e!poner aleaciones nuevas al medio corrosivo a usar, y esperar el resultado luego de una e!posición equivalente al tiempo de uso. "oe ejemplo, los reactores nucleares tienen una vida til estimada en 3/ a*os, y emplean aleaciones cuyo desarrollo se +i#o en menos de cinco a*os. El especialista se ve en la necesidad de tener que predecir el comportamiento a largo pla#o de los materiales, bas$ndose en ensayos de laboratorio relativamente cortos. "ara ello se requiere un buen conocimiento de los mecanismos involucrados en los procesos de corrosión, y el estudio de tales mecanismos nos muestra que la corrosión es un problema muy complejo, y típicamente multidisciplinario. )a mayoría de los problemas de corrosión requiere la colaboración de especialistas de diferentes disciplinas 1física, química, ciencia de materiales, etc.5 para su comprensión y posible solución.

%.% CORROSIÓN E+ECTRO/U-MICA EN META+ES )a corrosión puede definirse como el deterioro de un material o de sus propiedades, debido a la acción del medio ambiente que lo rodea 1Jontana, 0;9<5. &o obstante que otros materiales, adem$s de los metales 1madera, pl$sticos, etc.5 pueden corroerse, el término se emplea especialmente al 10

deterioro de metales. lgunas propiedades de los materiales pueden alterarse debido a la corrosión, lo cual suele ocasionar fallas inesperadas. Estos cambios pueden pasar inadvertidos en e!$menes visuales yHo cambios de peso. )a causa de que un metal se corroa depende de la cantidad de energía que se le aplica a su mineral base para transformarlo en un metal comercial 1Jontana, 0;9<5. )a energía calorífica necesaria para e!traer los metales de sus compuestos químicos naturales se almacena en el propio metal. 7urante el proceso de corrosión, el metal revierte el proceso artificial para regresar a su estado natural. )a velocidad de regreso del metal a su estado natural como mineral es directamente proporcional a la cantidad de energía almacenada por él mismo 1Jontana, 0;9<5. )a cantidad de energía que se requiere y almacena varía de un metal a otro- es relativamente alta en metales como el magnesio, aluminio y +ierro- y baja en metales como la plata y el oro- de a+í que la vulnerabilidad a la corrosión es m$s alta para el magnesio, aluminio y +ierro, que para la plata y el oro. El +ierro es un buen ejemplo de este ciclo. )a fuente m$s comn de +ierro es la +ematita 1o!ido de fierro Je'35. El producto que resulta de la corrosión del +ierro es el ó!ido- el cual tiene la misma composición química que la +ematita. )a energía que se convertir el +ierro al +ierro met$lico, se revierte cuando el requiere +ierro separa corroe para formar el natural mismo compuesto. )o nico que cambia es la velocidad de la liberación de la energía.

%.%.1 CÓMO SUCEDE +A CORROSIÓN0 E+ PROCESO E+ECTRO/U-MICO DE +A CORROSIÓN )a corrosión met$lica puede clasificarse en dos grandes categorías: corrosión seca y corrosión +meda. )a seca tiene lugar con la ausencia de una etapa líquida, o abajo del punto de +umedad del ambiente. En este caso, el metal reacciona con los vapores de gases naturales, usualmente a altas temperaturas, formando ó!idos secos o escamas. En la corrosión +meda, el metal reacciona con soluciones acuosas. )a corrosión por +umedad es la causa de la mayor cantidad del deterioro de materiales. Se +a establecido perfectamente que la corrosión +meda es regularmente una reacción electroquímica. En la Jigura 0 se presentan los elementos que forman la celda electroquímica. )a reacción electroquímica se define como la reacción química que requiere de transferencia de electrones o que requiere de un proceso de o!idación y reducción.

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'igra %.1. Clda Elc!ro23mica

7urante el proceso de corrosión, +ay un flujo de electricidad desde ciertas $reas de la superficie del metal a otras $reas, a través de una solución 1un electrolito5 capa# de conducir electricidad. )os electrolitos conducen la electricidad debido a la presencia de iones, los cuales son $tomos o grupos de $tomos cargados positiva o negativamente en una solución. El término $nodo describe la superficie del metal desde la cual la corriente deja el metal para entrar a la solución- y ésta es el $rea donde la corrosión o disolución del metal se lleva a cabo. El c$todo es la superficie del metal en la que la corriente deja la solución, y regresa al metal- no +ay disolución del metal en el c$todo. El circuito se completa a través del metal mismo o afuera de la solución, mediante un conductor que une dos pie#as del metal. )a o!idación o reacción anódica est$ marcada por el incremento en la valencia o en la producción de electrones. )a disminución de la carga de valencia o el consumo de electrones significa una reducción, o reacción catódica. )as dos reacciones ocurren simult$neamente y a la misma velocidad en la superficie del metal. )a velocidad de o!idación equivale a la velocidad de la reducción 1producción y reducción de electrones5. En algunas reacciones corrosivas, la o!idación se produce uniformemente en la superficie- mientras que, en otros casos, ésta es locali#ada 1ocurre en un $rea específica5.

%.( MEDIOS A*RESI)OS DE CORROSIÓN

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El fallo de los materiales met$licos en la industria química puede ocurrir en muy diferentes maneras debido a la amplia gama de materiales utili#ados, a la diversidad de productos químicos 1y me#clas5 que se manejan y al amplio espectro de condiciones e!perimentales que nos podemos encontrar.  continuación, pasamos a estudiar algunos de estos medios corrosivos. El propósito de esta sección es dar unas guías mínimas tiles para la selección de materiales. El ejemplo m$s comn a lo largo de la misma, ser$ el del acero al carbono, ya que es el material m$s usado en ambientes poco o moderadamente corrosivos. Se +ace mención de otras aleaciones en medios m$s agresivos.

%.(.1 A*UA  DISO+UCIONES ACUOSAS A# E4c!o dl 56

'igra %.%. )locidad d corrosi7n vs P8

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)a figura  puede considerarse como una de las m$s representativas de todo este tema. @uestra el comportamiento del acero al carbono frente al p(. "uede observarse que la corrosión en medios $cidos es incomparablemente m$s r$pida que en medios neutros o alcalinos. Esto +ace que sea inadmisible el empleo de acero desnudo para estar en contacto con medios $cidos. )a reacción anódica es en todo el rango: Fe → Fe 2

+

+

2e

−

"ero la velocidad de corrosión varía por cambios en la reacción catódica. "ara p(KL- los ó!idos de +ierro son solubles y la corrosión se incrementa debido a la disponibilidad de

H

+

para mantener la reacción catódica: 2 H + + 2e − → H 2

Si adem$s +ay o!ígeno disponible: O2 + 4 H + + 4e − → 2 H 2O

Entre p( L y 0/, un depósito poroso de ó!ido ferroso débilmente ad+erido protege la superficie, manteniendo el p( de la disolución debajo del depósito en un valor ;,. )a corrosión est$ controlada por la difusión del o!ígeno a través del depósito y es pr$cticamente constante. )a reacción catódica es: O2 + 2 H 2O + 4e − → 4OH − HFeO2

−

"ara valores de p( por encima de 0/ se observa una disminución en la velocidad de corrosión, debido a la formación de una capa pasiva de ó!ido férrico en presencia de o!ígeno. Si no +ay o!ígeno presente la corrosión se incrementa para p(M0L, debido a la formación de . )a corrosión del +ierro y de los diferentes aceros es muy parecida, salvo para p(KL, donde la reacción est$ controlada por activación, mostrando las fases carburo un sobrevoltaje m$s peque*o para la descarga de +idrógeno. "or ello, los aceros altos en carbono e!perimentan una velocidad de corrosión mayor que los pobres en carbono en medio $cido. asi todos los dem$s metales de construcción 1l, u, &i5 e!perimentan una corrosión acelerada en medios $cidos por las causas descritas anteriormente.  p(s neutros también muestran una velocidad de corrosión constante y peque*a. Sin embargo, y a diferencia del +ierro en disoluciones aireadas, a "+Ns b$sicos se produce un incremento de la velocidad de corrosión, muy marcado en el caso del aluminio. 14

"# O93gno : o!ros gass disl!os A'!ígeno: •

Nece sa r i o par a que haya co r r osi ón ( medi os a l ca l i nos yneut r os) .

•

t aci ón→ aument al a ve l oci dad de co r r osi ón. ↑Agi

•

Di f er ent ef aci l i dad de acc esoa di f er ent es p unt os d el a su per fic i e→ c or r osi ón por ai r eaci ón di f er enc i al .

Aloro: muc+as veces se a*ade intencionadamente a las aguas como bi$cida. &o es peligroso a p(MG para el acero. omien#a a ser peligroso a p(s $cidos por formación de productos $cidos por +idrólisis: Cl2 + H 2O → HClO + HCl

El cloro ataca, sin embargo al cobre, presumiblemente por reacción con el Cu2O.

NH 4OH

Amoniaco: resulta de adiciones de como un neutrali#ador de $cidos, de la descomposición de materia org$nica o de la degradación térmica de in+ibidores o acondicionadores. • "oco efecto sobre +ierro o acero. • Juerte efecto sobre el cobre 1formación de complejos5 A7ió!ido de carbono: est$ presente por disolución desde el aire y por ser producto de muc+os procesos químicos. • 7isminuye el p(. • Jorma incrustaciones sobre la superficie. •

En disolución da lugar a

H 2CO3

, que es moderadamente corrosivo. Sin FeCO3

embargo el producto de la corrosión es

, que forma capas

protectoras sobre las superficies. )os medios con susceptibles de sufrir corrosiónHerosión.

CO2

disuelto son

C# Drza Ca 2

+

Mg 2

+

)as aguas duras 1alto contenido en y 5 son menos corrosivas porque son capaces de formas capas protectoras de carbonato sobre la superficie. El 15

dió!ido de carbono disuelto forma $cido carbónico, que reduce el p( del agua por disociación en protones e iones bicarbonato: CO2 + H 2O → H 2CO3 → H + + HCO3

−

%n aumento del p( provoca un incremento en la concentración de bicarbonato. En presencia de aO ocurre: −

Ca 2+ + 2 HCO3 → CaCO3 ↓ +CO2 + H 2O

)as incrustaciones de a' 3 crean una barrera a la difusión del o!ígeno +asta la superficie del acero, lo que disminuye la velocidad de la reacción catódica. )a tendencia a la formación de esta capa protectora viene dada por el llamado índice de saturación, S, que se define como: IS pH pH S =

−

donde p( es el valor medido e!perimentalmente y p( s es el valor del p( de agua en equilibrio con a' 3 sólido. Si SM/ se producir$ la precipitación del carbonato c$lcico y la velocidad de corrosión se ver$ reducida. El valor de p( s viene dado por: '

'

pH S = ( pK 2 − pK S ) + pCa + pAlc

[ H ] CO +

'

pK 2 = − log

2+

3 −

[ HCO ] 3

pK S = − log [Ca 2+ ] CO3 '

2−

pAlc = − log(alcalinidad total)

)a alcalinidad total es el nmero de equivalentes de base valorable por litro +asta el punto final del naranja de metilo, de acuerdo a: 2−

−

(Alc) + (H + ) → 2CO3 + HCO3 + OH −

En los sistemas de agua domésticos interesa mantener el índice de saturación por encima de cero. Se suele a*adir pCa

Ca(OH ) 2

Na2CO3

o bien

para disminuir

pAlc

y . En todo caso, se +a de tener en cuenta que el S es un índice de car$cter termodin$mico y no predice con qué rapide# puede formarse la incrustación o si e!iste la posibilidad de sobresaturación del carbonato c$lcico.

16

%n índice negativo indica que el agua es corrosiva, pero esto puede ser interesante en sistemas de intercambio de calor, donde las incrustaciones disminuyen la eficiencia del mismo.

D# E4c!o d la !m5ra!ra 'igra %.(. )locidad d corrosi7n vs !m5ra!ra

)a figura 3 pone de manifiesto que la velocidad de corrosión del acero varía con la temperatura de manera diferente segn el sistema esté cerrado o abierto. Si el sistema est$ abierto, a partir de 9/ P, se produce un descenso de la velocidad de corrosión por disminución de la solubilidad del o!ígeno en agua. Sin embargo, para un sistema cerrado, la velocidad de corrosión aumenta con la temperatura, como sería de esperar para la mayoría de las reacciones químicas. Si el vapor se condensa en contacto con el aire se producen células de aireación diferencial muy agresivas 1DM/P5. )a corrosión toma la forma de un picado profundo. El fondo de los poros contiene magnetita 1 color negro mientras que en los alrededores se tiene

Fe3O4

Fe2O3

5 que tiene un

de color pardo 17

roji#o. En ausencia de o!ígeno, el condensado da lugar a una película de magnetita, que es una capa protectora: 3Fe + 4 H 2O → Fe3O4 + 4 H 2

ualquier factor que afecte a la capa protectora de magnetita, aumentar$ la velocidad de corrosión. Aontrol de la corrosión en calderas omo es obvio para disminuir el riesgo de corrosión es importante eliminar el o!ígeno disuelto, lo que se puede +acer mec$nica o químicamente: •

@ec$nicamente: mediante calentamiento +asta ebullición 1por disminución de la solubilidad5 o mediante purgado con una contracorriente de gas.

•

Químicamente: normalmente es un complemento al método mec$nico y proporciona un descenso adicional de la cantidad de o!ígeno disuelta, lo que es imprescindible en muc+as aplicaciones. Se utili#an tanto sulfito sódico como +idracina: Na2 SO3 + 1 O2 2

→

Na2 SO

N 2 H 4 + O2 → N 2 + 2 H 2O

mbas reacciones pueden usarse para deso!igenar a temperatura ambiente siempre que se use algn catali#ador. CO2

El también causa un incremento en la velocidad de corrosión producida por las condensaciones de vapor, ya que disminuyen el p( del condensado. "ara evitar esta acidificación se a*aden al sistema diversos tipos de aminas: +

R - NH 2 + H 2 O → R - NH 3 + OH -

)a elección del radical C depende de la basicidad de la amina, de su estabilidad térmica y de su ra#ón de distribución 1amina contenida en el vaporHamina contenida en la fase líquida5. Esta ra#ón no debe ser ni muy alta ni muy baja. %n valor demasiado bajo significaría que el vapor no lleva suficiente amina para neutrali#ar la acide# del condensado y uno demasiado alto supondría elevadas pérdidas de la amina en caso de pérdidasHsalidas de vapor. %no de los primeros intentos de eliminar la corrosión en las calderas propiamente dic+as fue la adición de &a'(: un p( b$sico favorece la formación de películas pasivas en aleaciones ferrosas. "ero al +ervir se produce concentración de los solutos en las superficies de transferencia de 18

calor, y la corrosión del +ierro se acelera a altas temperaturas en presencia de Na3 PO4

sosa concentrada. "ara evitar esta basificación se suele a*adir , con lo que se controla el p( de la disolución, por alta que sea la concentración salina del concentrado.

E# Clorro s7dico El efecto de la concentración de cloruro en la velocidad de corrosión. (asta un 36 en peso, se produce un incremento de la velocidad de corrosión debido a un aumento de la conductividad. "ara concentraciones mayores del 36 en peso, la velocidad de corrosión disminuye por un descenso en la solubilidad del o!ígeno. 'tras sales que no cambian el p( producen un efecto parecido: LiCl Na2 SO4 KI

KCl

,

NaBr

, , , ,... En el laboratorio se suelen usar disoluciones al 3 ó 3,6 de &al para simular el agua del mar, pero frecuentemente son m$s agresivas, debido a que el agua Ca 2

+

Mg 2

+

del mar contiene y , cuyas sales forman incrustaciones sobre las superficies met$licas en medios b$sicos. En realidad, el agua del mar es un sistema complejo cuya corrosividad viene determinada por la concentración y acceso de o!ígeno a la estructura met$lica, la salinidad, la concentraciónEstos de otros iones minoritarios, la actividad biológica y los contaminantes. factores a su ve# est$n afectados por la temperatura, la profundidad y las corrientes oce$nicas. )a figura L muestra la corrosión del acero al carbono en función de la profundidad. )a corrosión se ma!imi#a en la #ona de salpicaduras, donde +ay un f$cil acceso del o!ígeno y +ay una cierta concentración del cloruro por efecto del secado de las #onas de +umedad producidas por pulveri#ado. )a corrosión es muy lenta en el subsuelo por la falta de acceso de o!ígeno, salvo que el fango marino contenga bacterias reductoras de sulfato. 'igra %.,. Corrosi7n dl acro al car$ono vs 5ro4ndidad

19

'# O!ras sals disl!as AlCl3

NiSO4 MnCl2 FeCl2

(ay algunas sales 1 , , en agua formando productos $cidos:

,

5 que se +idroli#an al disolverse

AlCl3 + 3H 2O → Al(OH)3 + 3HCl

)a corrosión de la mayoría de los metales aumenta de acuerdo con el 2$cido 3 producido. 'tras sales generan adem$s pares rédo! 1 aumentan el poder o!idante de las disoluciones:

Fe

+

+

e → Fe

FeCl3 CuCl2 HgCl 2

,

,

+

5 que

,...

NH 4Cl

)as sales de amonio 1 5 también son $cidas, pero las velocidades de corrosión son muc+o mayores de las esperadas para metales como el cobre. El Cu 2

+

amonio forma complejos con el , con lo que disminuye la actividad de los productos de corrosión, increment$ndose la velocidad de o!idación. )os nitratos en medio $cido actan como o!idantes 1formación de $cido nítrico5. "or esta ra#ón, el nitrato amónico, presente en muc+os fertili#antes, es m$s corrosivo que el cloruro o el sulfato amónicos. )as sales que se +idroli#an para dar disoluciones alcalinas pueden Na3 PO4

considerarse in+ibidores de la corrosión en el caso de acero: Na2 SiO3

-

Na2 CO3

,

Na2 B2O7

-

- adem$s de producir disoluciones diluidas de &a'(, algunas 20

forman productos insolubles ferrosos o férricos, que suponen una barrera para la corrosión: fosfatos, silicatos,...

%.(.% ;CIDOS A# ;cido sl4
"# ;cido n3!rico 7ebido a su naturale#a altamente o!idante, puede usarse para manejarlo acero ino!idable austenítico 1forjado o fundición5 en concentraciones de +asta el 9/6 y en un amplio rango de temperaturas 1+asta ebullición5. En estructuras soldadas puede darse el fenómeno de corrosión intergranular. "ara evitarla se usan aceros con un bajo contenido en , o menos frecuentemente aceros que contienen peque*as cantidades de &b ó Di. )a fundición de los aceros 21

ino!idables con un alto contenido en Si tienen buena resistencia en disoluciones muy concentradas. Jinalmente, las aleaciones de l se usan a temperaturas de +asta L/ P y concentraciones por encima del 9/6.

C# ;cido clor83drico El t$ntalo es el nico metal que es resistente al $cido clor+ídrico en todo el rango de concentraciones y temperaturas. Es demasiado caro para tener una aplicación generali#ada, pero su uso se +ace imprescindible en el caso de líneas de conducción de vapor, para calentar el $cido puro o para proteger sondas de instrumentos. El @o es el elemento clave en la preparación de aleaciones resistentes al $cido (l- la aleación níquelA@o 1(astelloy5 con un 96 en @o es la m$s resistentes de las aleaciones forjadas. 7e la misma manera, la fundición con un alto contenido en @o 17uric+lor5 es también relativamente resistente. (ay que se*alar que estas aleaciones no soportan bien la presencia de impure#as de fluoruro, de uO o de Je3O. En muc+as ocasiones no +ay m$s remedio que utili#ar recipientes de vidrio o cauc+o.

D# ;cido 4lor83drico Este $cido muestra un comportamiento que contrasta con el de otros $cidos fuertes en lo relativo a corrosividad y reactividad. "or ejemplo, ataca tanto al vidrio como a la cer$mica, mientras que un metal tan reactivo como el magnesio no es atacado, debido a la formación de una capa insoluble de fluoruros sobre la superficie del metal. El acero de carbón es adecuado para el transporte de $cido fluor+ídrico siempre que su concentración sea mayor del <6. En concentraciones menores, podría darse el caso de aumento de la presión de +idrógeno de los tanques. En el caso de aceros endurecidos y soldaduras se presentan casos de fragili#ación por +idrógeno. )as aleaciones de &i y u 1@onel5 son resistentes al $cido fluor+ídrico 1desaireado5 en todo el rango de concentraciones y a temperaturas de +asta 0/P. )os vapores +medos de (J en presencia de aire pueden inducir corrosión bajo tensión en aleaciones @onel L// 1336 u5. "ara evitar este tipo de corrosión y en presencia de vapores calientes de (J, se puede usar aleación de &i
E# ;cidos org=nicos

22

Se clasifican como $cidos débiles. Dodos tienen propiedades corrosivas similares. )os $cidos an+idros son bastante corrosivos, pero la adición de peque*as cantidades de agua a los mismos incrementa la resistencia de la mayoría de aleaciones. El $cido fórmico es el que est$ m$s disociado y es, por lo tanto, el m$s corrosivo. El acético es el m$s importante y el que se encuentra con m$s frecuencia en la industria química. )os $cidos naftalénicos se encuentran en ciertos crudos petrolíferos y causan importantes problemas de corrosión a temperatura elevada en equipos de destilación. "ara temperaturas menores de  P, el aluminio es el metal m$s adecuado. "resenta ciertos problemas para $cidos diluidos a alta temperatura. El cobre y el bronce también presentan una buena resistencia, mejor a temperaturas elevadas, pero son inadecuados si +ay aire u otros agentes o!idantes. )os aceros de carbón no son adecuados para el manejo de $cidos org$nicos, pero sí que lo son los aceros ino!idables austeníticos.

%.(.( ;+CA+IS A# 6idr79idos c=s!icos El acero de carbón ordinario es adecuado para la sosa 1&a'(5 y la potasa 1'(5, porque la película pasiva es estable en disoluciones alcalinas.  temperaturas elevadas puede producirse una corrosión uniforme acelerada. Su uso no est$ recomendado en el caso de $lcalis de elevada pure#a: la agitación puede romper la capa protectora de +idró!ido y la sosa contaminarse con sólido en suspensión. )a resistencia de la fundición y del acero aumenta conforme lo +ace el porcentaje de &i en la aleación. )os aceros ino!idables austeníticos pueden usarse +asta ; P y en concentraciones de +asta el /6, donde el acero de carbón no es adecuado. "ara temperaturas y concentraciones m$s altas pueden darse problemas de corrosión bajo tensión. En estas condiciones e!tremas es conveniente utili#ar aleaciones de níquel. )a posible contaminación por cloruros no induce una mayor tendencia a la corrosión bajo tensión.

"# 6i5oclori!os El +ipoclorito sódico se produce por cloración de disoluciones de &a'( y se usa como agente blanqueante. El +ipoclorito es un anión altamente corrosivo, debido a su car$cter o!idante y sólo el Di es resistente en términos generales. En el caso de que se use acero es necesario protegerlo con algn recubrimiento no met$lico. 23

%.(., SE+ECCIÓN DE MATERIA+ES. >COM"INACIONES NATURA+ES? @uc+os de los fallos por corrosión se deben a la utili#ación indiscriminada de acero ino!idable para cualquier estructura o construcción con la idea que es =lo mejor>. )os aceros ino!idables son una familia de materiales muy resistentes a la corrosión y de bajo coste relativo, pero su uso requiere un cierto cuidado.  la +ora de seleccionar una aleación, e!isten diversas =combinaciones naturales> metalHmedio corrosivo. Cepresentan la m$!ima resistencia a la corrosión con la mínima cantidad de dinero. )as principales son las siguientes: 0. ceros ino!idablesH$cido nítrico. . &íquel y sus aleaciones H +idró!idos c$usticos. 3. @onel H $cido fluor+ídrico. L. (astelloys H $cido clor+ídrico caliente. . "lomo H $cido sulfrico diluido. <. luminio H e!posición atmosférica. G. Esta*o H agua destilada. 9. Ditanio H disoluciones altamente o!idantes en caliente. ;. D$ntalo H si se requiere una resistencia e!trema. 0/. cero H $cido sulfrico concentrado. Esta lista no representa combinaciones e!clusivas, se pueden encontrar materiales m$s baratos o m$s resistentes. %nas pocas líneas sobre el Da: es considerado como el material m$s resistente a la corrosión. Es resistente a la mayoría de los $cidos en todo el rango de concentraciones y temperaturas. Se utili#an si es importante conseguir una corrosión mínima: implantes en el cuerpo +umano. uriosamente presenta una resistencia a la corrosión muy parecida a la del vidrio: ambos son resistentes a la corrosión virtualmente en todos los medios, e!cepto en (J y en disoluciones c$usticas. En un intento de ayudar a los ingenieros 1y también a los estudiantes5 se +an desarrollado una serie de reglas empíricas, que se cumplen bastante bien, sobre la resistencia de metales y aleaciones:

1# "ara ambientes reductores y no o!idantes: $cidos desaireados 1no o!idantes5 y disoluciones acuosas

%# "ara ambientes o!idantes

→

→

&i, u y sus aleaciones.

aleaciones que contienen cromo. 24

(# "ara medios e!tremadamente o!idantes

→

Di y sus aleaciones.

%., 'ORMAS DE CORROSIÓN )a corrosión ocurre en muc+as y variadas formas, pero su clasificación generalmente se basa en uno de los tres siguientes factores:

1.@ &aturale#a de la sustancia corrosiva 1de acuerdo al @edio5. )a corrosión puede ser clasificada como: T (meda, se requiere de un líquido o +umedad. T Seca, se desarrolla generalmente con gases a altas temperaturas.

%.@ @ecanismo de corrosión 1de acuerdo a la Ceacción5. omprende las reacciones electroquímicas o bien las reacciones químicas. T '!idación. T orrosión electroquímica.

(.@ pariencia del metal corroído 1de acuerdo al @aterial5. T %niforme. T )ocali#ada. Esta ltima es la m$s usada para identificar las diferentes formas de corrosión que se presentan en la vida industrial y cotidiana. Est$ clasificación es la que abordaremos en esta unidad para conocer los mecanismos que la srcinan y la forma en la que se puede evitarla o prevenir que est$ ocurra.

7entro de esta clasificación tenemos que est$ se divide en: 'igra %.. Clasi4icaci7n d la corrosi7n

25

%.,.1 CORROSIÓN UNI'ORME B/é s la corrosi7n ni4orm Es el ataque uniforme sobre grandes $reas de una superficie met$lica, es la forma m$s comn de la corrosión y puede ser +meda o seca, electroquímica o química. 'igra %.. Corrosi7n d di4icio

BC7mo con!rolarla Es necesario seleccionar los materiales de construcción y los métodos de protección como pintura. "or otra parte, la corrosión uniforme es la forma m$s f$cil de medir por lo que las fallas inesperadas pueden ser evitadas simplemente por inspección regular.

%.,.% CORROSIÓN *A+);NICA

26

B/é s la corrosi7n galv=nica )a corrosión galv$nica ocurre cuando dos metales diferentes en contacto 1o conectados por un conductor eléctrico5 se e!ponen a una solución conductora. El potencial eléctrico que e!iste entre metales diferentes acta como fuer#a directri# para pasar corriente a través del agente corrosivo, lo que da por resultado la corrosión de uno de los metales del par. )a diferencia de potencial desarrollada entre los metales del par, puede ser medida para un medio dado y est$ tabulada en lo que se llama una serie galv$nica. Dal serie, referida al agua de mar, para varios metales y aleaciones, se muestran en la tabla 0, por regla general la corrosión galv$nica es m$s f$cil de que ocurra mientras m$s separados estén el par en la serie. 'igra %.G. Sri galv=nica d algnos ma!rials comrcials

'igra %.F. Sri galv=nica d algnos ma!rials comrcials

El metal m$s activo viene a ser el $nodo en el proceso de corrosión y se corroe a mayor velocidad que si la corrosión se presentara solamente. El metal m$s noble viene a ser el c$todo y se corroe a menor velocidad.

Em5los d Corrosi7n *alv=nica. UQué es mejor, un perno de acero en una estructura de latón, o un perno de latón en una estructura de aceroV El acero sería el $nodo, por lo que un peque*o perno de acero en una larga estructura de latón sufriría una severa corrosión tipo galv$nica. %n perno de latón sería protegido por la estructura de acero.

27

'igra %.H. Em5los d Corrosi7n *alv=nica

Es comn usar l$minas de +ierro galvani#ada 1recubierta de #inc55 para resistir la corrosión atmosférica, en este caso el cinc se corroe preferentemente. Si incluso tiene un agujero, el acero que queda e!puesto no se corroe si e!iste buen contacto eléctrico del +ierro al cinc, pasando por el agente de corrosión. )a relación entre las $reas superficiales del metal activo y el metal noble es muy importante porque la velocidad de corrosión depende de la densidad de corriente. &aturalmente, ésta es mayor si el $rea del metal activo es peque*a comparada con la del metal noble.

+as condicions 5ara 2 la corrosi7n galv=nica s 5rsn! son0 1.@ uando se conectan metales diferentes, el m$s activo o metal anódico se corroe m$s r$pidamente mientras que el metal m$s noble o metal catódico tiende a protegerse. %.@  medida que la diferencia de potencial entre los dos metales se incrementa, la corrosión galv$nica también aumenta. %n ejemplo de la corrosión galv$nica se presenta al conectar tuberías de aluminio y de +ierro que dan como resultado una mayor velocidad de corrosión en la tubería de aluminio. (.@ )a corrosión galv$nica se presenta también con muc+a frecuencia en cambiadores de calor donde los tubos generalmente son de cobre, mientras que el resto del cambiador de calor es de acero.mientras En estasque condiciones, la cobre parte de acero funciona anódicamente disolviéndose los tubos de funcionan catódicamente protegiéndose. En el problema planteado del cambiador de calor se puede ver el efecto que las $reas de los diferentes metales tienen en el fenómeno corrosivo, y puede establecerse que a medida que la relación de $rea catódica a $rea anódica se aumenta, la velocidad de corrosión se acelera. 28

Condicions 5ara 2 ocrra s! !i5o d corrosi7n0 1.@ "resencia de dos metales electroquímicamente diferentes. %.@ ontacto eléctrico entre los dos metales diferentes. (.@ )os metales deber$n estar e!puestos a un electrolito. 'igra %.1. Em5lo d Corrosi7n *alv=nica

'ormas 5ara vi!ar la corrosi7n galv=nica0 )a forma de prevenir este tipo de corrosión se puede +acer con los siguientes métodos:

1.@ Evitando el uso de metales diferentes siempre que esto sea posible. Si esto no es pr$ctico, tratar de usar metales que estén lo m$s cercanos posible entre sí en la serie galv$nica. %.@ Es necesario evitar una relación de $reas desfavorables, es decir, bajo ninguna circunstancia conectar una peque*a $rea anódica a una gran $rea catódica. (.@ Si se utili#an metales diferentes, aislar eléctricamente uno del otro, instalando juntas de aislamiento. ,.@ Si se necesita utili#ar metales diferentes, y no pueden ser aislados, las partes anódicas deber$n ser dise*adas de manera de poderlas reempla#ar f$cilmente o construirlas de materiales m$s gruesos para alargar la vida del equipo bajo los efectos de la corrosión. .@ onservar los recubrimientos. on los metales nobles 1c$todo5 es muy importante conservar el recubrimiento en la mayor $rea posible. 29

on el $nodo es esencial recubrir completamente para evitar ataques por =$rea desfavorableW en los +uecos que deje el recubrimiento.

.@ "óngase un tercer metal en contacto con los dos metales en cuestión. Este tercer metal se escoge de modo que sea m$s activo que los otros corroyéndose en lugar de la estructura. Es f$cil e!agerar el problema de corrosión galv$nica. @uc+os pares de metales, aunque estén separados en la serie galv$nica, pueden no fallar por corrosión galv$nica. gualmente, materiales relativamente cerca en la serie raramente dar$n problemas. "or ejemplo, los aceros ino!idables y las aleaciones de cobre se usan frecuentemente en aplicaciones marinas, sin problemas.

%.,.( CORROSIÓN POR EROSIÓN B/é s la corrosi7n 5or rosi7n uando un medio corrosivo actuando sobre una superficie met$lica aumenta su velocidad el ataque debido a desgaste mec$nico y la corrosión aumenta. El resultado se conoce con el nombre de corrosión erosión. )a importancia relativa del desgaste mec$nico y corrosión es con frecuencia difícil de evaluar y varía muc+o de una situación a otra. El papel de la erosión se atribuye usualmente a la remoción de las películas superficiales protectoras, por ejemplo, las películas de ó!ido formadas por el aire o los productos de corrosión ad+erentes.

BC7mo s 5rsn!a )a corrosión erosión generalmente aparece en forma de agujeros poco profundos con el fondo alisado. El ataque puede seguir la forma de la dirección de la ruta que el agente de corrosión sigue al moverse sobre la superficie del metal. )a corrosión A erosión prospera en condiciones de alta velocidad, como turbulencias, incidencias, etc. sí que se observa con frecuencia en impulsores de bombas, agitadores y tuberías particularmente en curvas y codos. )os sedimentos conteniendo partículas duras que se manejan a velocidades altas, también dan este tipo de problemas. Este tipo de corrosión se evita con cambios de dise*o o con selección de un material m$s resistente. 'igra %.1. Em5lo d corrosi7n 5or rosi7n

30

BC7mo vi!ar la corrosi7n 5or rosi7n Este material, usualmente, aunque no siempre, ser$ m$s resistente en condiciones de estancamiento y ser$ también m$s duro. En sistemas de tubería, la corrosión A erosión también puede reducirse incrementando el di$metro de la tubería lo cual disminuye la velocidad y la turbulencia. El atenuamiento del flujo en curvas y el uso de baffles, son dos cosas tiles para minimi#ar los efectos de impacto. )as tuberías interiores no deben dirigirse sobre las paredes del recipiente, siempre que sea posible. )os ensanc+amientos en los tubos a la entrada deelun +a#, pueden reducir problemas de este tipo. dem$s, es juicioso dise*ar $rea que puede ser susceptible de erosión A corrosión de modo que pueda reempla#arse f$cilmente.

A$rasi7n )a corrosión por cavitación y desgaste son formas especiales de la corrosión por erosión. )a primera es causada por la formación y colapso de burbujas de vapor en la superficie del metal. )as altas presiones producidas por este colapso pueden disolver el metal, remover las películas protectoras, etc. )a segunda, corrosión por desgaste ocurre cuando las pie#as de metal se desli#an una sobre la otra, causando da*o mec$nico a una o ambas pie#as y el desli#amiento es generalmente un resultado de la vibración. Esta corrosión se cree que juega uno de los siguientes papeles: el calor de la fricción o!ida el metal y el ó!ido se desgasta o bien la remoción mec$nica de las películas protectoras de ó!ido, o los productos de la corrosión resultantes, dan como resultado la e!posición de superficies limpias del metal al medio agresivo, en tal forma, que el fenómeno corrosivo se acelera. 31

)a corrosión por desli#amiento se atena utili#ando materiales de construcción m$s duros, empleando lubricación o bien incrementando la fricción +asta un punto tal en que el desli#amiento es imposible.

%.,., CORROSIÓN POR SOCA)ADOS )a corrosión por socavados se atribuye generalmente a una o algunas de las siguientes causas: cambios de acide# en el socavado, ausencia de o!ígeno en el socavado, crecimiento de iones perjudiciales, o disminución de un in+ibidor. omo todas las formas de ataques locali#ados, la corrosión por socavados no se presenta en todas las combinaciones metal A medio corrosivo. )as condiciones alrededor de un socavado pueden con el tiempo llegar a ser completamente diferentes a las de una superficie abierta y limpia pró!ima al socavado. Es decir, se puede desarrollar un ambiente m$s agresivo y causar una corrosión locali#ada en el socavado. )os socavados se forman en juntas, empaques, remac+es, ribetes, cuerdas de los tornillos y alrededor de los barrenos de la pie#a met$lica. etc. Dambién, son srcinados por depósitos de mugre, productos de la corrosión, rasgu*os sobre la pintura, etc.

'igra %.11. Corrosi7n 5or socavados

BC7mo vi!ar la corrosi7n 5or socavados

32

lgunos materiales son m$s susceptibles a este tipo de corrosión que otros: quellos que dependen de una película por formación de o!ígeno para su protección contra la corrosión como los aceros ino!idables y el titanio. Estos materiales pueden suplirse con aleaciones para mejorar su resistencia. Esta solución, conjuntamente con un dise*o para minimi#ar los socavados y los trabajos de mantener limpias las superficies, ser$ lo indicado para combatir el problema.

%.,. CORROSIÓN POR PIC ADURAS )a corrosión por picaduras 1pitting5 es la formación de +oyos en una superficie relativamente no atacada. Estos agujeros pueden tener varias formas. )a forma de la picadura con frecuencia tiene que ver con el crecimiento de la misma, por las mismas ra#ones anotadas en la corrosión por socavados. %na picadura, puede en efecto, considerarse como un socavado que se forma por sí mismo. )a corrosión por picadura es un proceso lento que puede llevarse meses y a*os antes de ser visible pero que naturalmente causar$ fallas inesperadas. El peque*o tama*o de la picadura y las minsculas cantidades de metal que se disuelven al formarla, +acen que la detección de ésta sea muy difícil en las etapas iniciales.

'igra %.1% Corrosi7n 5or 5icadra n na s5r4ici 5lana : alrddor na !$r3a

33

BC7mo vi!ar la corrosi7n 5or 5icadra "ara reducir la corrosión por picadura se necesita una superficie limpia y +omogénea, por ejemplo, un metal +omogéneo y puro con una superficie muy pulida deber$ ser generalmente, muc+o m$s resistente que una superficie que tenga incrustaciones, defectos o rugosidad. )a limpie#a de la superficie y la selección de materiales conocidos, resistentes a la formación de picaduras en un medio ambiente determinado, es generalmente el camino m$s seguro para evitar este tipo de corrosión.

%.,. CORROSIÓN POR EJ'O+I ACIÓN  +IJI)IACIÓN SE+ECTI)A )a e!foliación es una corrosión bajo la superficie que se inicia en una superficie limpia, pero se propaga +acia abajo de ella. Se diferencia de las picaduras en que los ataques tienen una apariencia laminar y se van comiendo capas completas de material. El ataque se nota porque la superficie se marca por escamas o ampollas. El e!tremo de una muestra parece un paquete de naipes mal acomodado. Este fenómeno es bien conocido en las aleaciones de aluminio y se corrige con tratamientos térmicos y aleaciones seleccionadas. )a )i!iviación Selectiva. 1)lamada también separación5 es la remoción de un elemento de una aleación. El ejemplo m$s comn es la li!iviación del #inc de una aleación cobreAcinc. Esta corrosión es perjudicial principalmente porque da un metal poroso con propiedades mec$nicas pobres.

BC7mo vi!ar la corrosi7n 5or 94oliaci7n El remedio consiste en usar aleaciones no susceptibles a este fenómeno.

%.,.G CORROSIÓN IN TER*RANU+AR O INTERCRISTA+INA "ara entender este tipo de ataque es necesario considerar que cuando un metal fundido se nuclea en un molde, su solidificación comen#ó con la formación de ncleos al a#ar, cada uno de los cuales crece en 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 a#ar, los planos de los $tomos en las cercanías de los granos no encajan perfectamente bien y el espacio entre ellos recibe el nombre de límite 34

de grano. Si se dibuja una línea de . cm de longitud sobre la superficie de una aleación, est$ deber$ cru#ar apro!imadamente 0,/// límites de grano. )os 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. Esta corrosión generalmente ocurre porque el agente corrosivo ataca preferencialmente el límite de grano o una #ona adyacente a él, que +a perdido un elemento necesario para tener una resistencia a la corrosión adecuada. En un caso severo de corrosión íntercristalina, granos enteros se desprenden debido a la deterioración completa de sus límites, en cuyo caso, la superficie aparecer$ rugosa al ojo desnudo y se sentir$ rasposa debido a la pérdida de granos. 'igra %.1( Corrosi7n in!rgranlar. Ds5rndimin!o d granos.

BC7mo vi!ar la corrosi7n in!rcris!alina El fenómeno de límite de grano que causa la corrosión intercristalina 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 esfuer#os y puede ser corregido por otro tipo de tratamiento térmico o por el uso de una aleación modificada.

%.,.F CORROSIÓN DE 'R ACTURA POR TENSIÓN )a acción conjunta de un esfuer#o de tensión y un medio ambiente corrosivo dar$ como resultado en algunos casos, la fractura de una aleación met$lica. )a mayoría de las aleaciones son susceptibles a este ataque, pero 35

afortunadamente el nmero de combinaciones aleaciónAcorrosivo que causan este problema, son relativamente pocos. Sin embargo, +asta la fec+a, este es uno de los problemas metalrgicos m$s serios. )os esfuer#os que causan las fracturas provienen de trabajos en frío, soldadura, tratamientos térmicos o bien pueden ser aplicados en forma e!terna durante la operación del equipo. )as fracturas pueden seguir caminos intercristalinos o transcristalinos que a menudo presentan una tendencia a la ramificación. lguna de las características de la corrosión de fractura por tensión son las siguientes:

a# "ara que esta corrosión e!ista se requiere un esfuer#o de tensión. $# )as fracturas se presentan quebradi#as en forma macroscópica, mientras que las fallas mec$nicas de la misma aleación, en ausencia de un agente corrosivo específico, generalmente presentan ductilidad. c# )a corrosión por esfuer#os depende de las condiciones metalrgicas de la aleación. d# lgunos medios ambientes específicos generalmente causan fractura en una aleación dada. El mismo medio ambiente no causa fracturas en otras aleaciones. # )a corrosión por esfuer#o puede ocurrir en medios ambientes considerados no agresivos para una aleación dada, por ejemplo, la velocidad de corrosión uniforme es baja +asta que se presenta una fractura. 4# )argos periodos de tiempo, a menudo a*os, pueden pasar antes de que las fracturas sean visibles, pero entonces al presentarse, se propagan r$pidamente con el resultado de una falla inesperada. g# )a corrosión por esfuer#o no est$ completamente entendida en la mayoría de los casos, sin embargo, en la actualidad se dispone de muc+os datos para ayudar al ingeniero a evitar este problema. 'igra %.1,. Em5lo d Corrosi7n 5or !nsi7n

36

BC7mo vi!ar s! !i5o d corrosi7n "ara combatir la corrosión de fracturas por tensión, es necesario reali#ar el relevado de esfuer#os o seleccionar un material m$s resistente.

+a Corrosi7n 5or 'a!iga. Es una forma especial del tipo de corrosión de fractura por tensión y se presenta en ausencia de medios corrosivos, debido a esfuer#os cíclicos repetidos. Estas fallas son muy comunes en estructuras sometidas a vibración continua. )a corrosión por fatiga se incrementa naturalmente con la presencia de un medio agresivo tal como el esfuer#o necesario para producir la corrosión por fatiga, se reduce en algunas ocasiones +asta la mitad del necesario, para producir la falla en aire seco. %n metal que falla por corrosión por fatiga por lo general se +ace notar a través de productos de la corrosión sobre la superficie de la fractura. Esto puede dar una falsa indicación en algunos casos, ya que una superficie de fatiga usual puede algunas veces corroerse antes de ser inspeccionada. En general +abr$ una falla menos ramificada que en una falla debida a corrosión A esfuer#o regular.

'igra %.1. Em5lo d Corrosi7n 5or 4a!iga

37

BC7mo vi!arla la corrosi7n 5or 4a!iga &o se sabe muc+o acerca de la corrosión por fatiga. )os métodos para evitarla son usualmente preventivos, inici$ndose con cambios de dise*o, ya que es difícil para la propagación de una grieta una ve# que se +a iniciado.

%.,.H CORROSIÓN POR 'RA*I+IKACIÓN DE 6IDRÓ*ENO El término de fragili#ación por +idrógeno se confunde frecuentemente con la corrosión de fractura por tensión, debido a que el +idrógeno desempe*a una función en algunos casos de ésta y para distinguir la fragili#ación por +idrógeno de la corrosión de fractura por tensión es conveniente ju#gar los siguientes conceptos:

a# )a fractura debido al +idrógeno introducido en el metal sin corrosión de éste, por ejemplo, en la protección catódica, no es definitivamente corrosión de fractura por tensión. $# )a fractura debido al +idrógeno producida por una alta velocidad de corrosión uniforme como en el decapado, tampoco es corrosión de fractura por tensión porque no se necesita tener un esfuer#o mientras el +idrógeno se produce y la fractura se presenta posteriormente cuando la tensión es aplicada después de la reacción corrosiva con liberación de +idrógeno. c# uando el +idrógeno se produce por corrosión local en una fractura o picadura sobre un metal sometido a esfuer#o de tensión y resulta una propagación en la fractura, entonces sí se considera que la corrosión pertenece al tipo de corrosión de fractura por tensión.

'igra %.1. Em5lo d Corrosi7n 5or volci7n d 8idr7gno

38

BC7mo vi!ar s! !i5o d corrosi7n Evitando la evolución de +idrógeno o cambiando el material por uno en donde el +idrógeno no difunda en su estructura.

%.,.1 CORROSIÓN MICRO"IO+Ó*ICA )a corrosión microbiológica se presenta por lo general en ductos ya sea en el subsuelo o fuera de él, en plantas de tratamiento de aguas negras, así como en barcos. Jactores como la concentración de o!ígeno disuelto, p(, temperatura, concentración de cloruros y sulfatos, agitación y velocidad del medio, contaminación del medio, etcétera favorecen el medio ambiente de bacterias sulforreductoras. %n gran nmero de ellas, en el suelo o en el agua, descomponen activamente la materia org$nica, materiales y minerales, participando así en los ciclos naturales del carbono, nitrógeno y a#ufre. )a corrosión microbiológica puede definirse como un proceso metabólico bacteriano que srcina o acelera la destrucción de los metales. )os microorganismos influyen sobre los procesos de corrosión a través de mecanismos que les permiten adquirir la energía necesaria para las actividades vitales. Esta energía puede adquirirse a través de tres medios:

a# Cespiración aerobia, que consiste en la eliminación progresiva de +idrógeno de los sustratos org$nicos. El +idrógeno es o!idado por el o!ígeno del aire. $# Cespiración anaerobia, en la cual el sustrato org$nico es también o!idado por eliminación de +idrógeno, y éste reduce los compuestos inorg$nicos. c# Jermentación, proceso anaerobio en el cual el sustrato org$nico no es completamente o!idado. l igual que la corrosión, los procesos metabólicos se basan en la transferencia de iones +idrógeno o de electrones. )a actividad de los microorganismos corresponde a valores de p( del medio que son también muy favorables a la corrosión. )os microorganismos que desempe*an un papel en la corrosión 39

pueden clasificarse de dos maneras: desde los puntos de vista fisiológicos y los ta!onómicos. Se piensa, generalmente, que la corrosión de los metales se debe a las bacterias anaerobias , por ejemplo, el desulfovibrio. Sin embargo, e!isten diversos tipos de bacterias que +ay que tener muy en cuenta desde el punto de vista de la corrosión, como las bacterias del +ierro, thiobacterias, y las bacterias aerobias que producen $cido sulf+ídrico. )os cultivos microbianos son casi siempre sistemas fuertemente reductores. )a actividad metabólica de las bacterias, resultante de su crecimiento y de su nutrición, sólo es posible gracias a la energía suministrada por la o!idación de los elementos nutritivos que ocasionan condiciones de reducción en el medio. )as bacterias aerobias reducen los medios +asta un cierto nivel, que en general es moderado, aunque en algunos casos se llega a niveles altos. )as anaerobias presentes se aprovec+an de estas nuevas condiciones y proliferan a su ve#. sí, los fenómenos de ó!idoAreducción desempe*an un papel muy importante en los procesos biológicos. E!isten sustancias m$s f$cilmente o!idables que otras. Esto puede determinarse midiendo la fuer#a electromotri# o la diferencia de potencial generada por la corriente de electrones, oblig$ndolos a pasar por un +ilo conductor. Es lo que se conoce como potencial redo! del medio. Este potencial se relaciona con el p(, la temperatura y la relación e!istente entre la concentración de sustancia o!idada y reducida. )as condiciones de o!idación corresponden a un potencial elevado- las de reducción, a una disminución del potencial. )as bacterias m$s comunes se desarrollan a potenciales pró!imos o inferiores a / y p( comprendidos entre < y ;, #onas favorables a la corrosión. Esto quiere decir que si en un medio donde +ay bacterias Xque e!isten en todas partes en la naturale#aX los aportes nutritivos de srcen org$nico son suficientes, las bacterias entran r$pidamente en actividad, multiplic$ndose y metaboli#ando diferentes sustancias. Estos procesos ocasionan, de forma autom$tica, la disminución del potencial redo!, srcinando las condiciones electroquímicas favorables a la corrosión. Si estas condiciones e!istían ya, por la naturale#a del medio, ser$n activadas, y si no e!istían ser$n el srcen de la corrosión.

BC7mo vi!ar la corrosi7n micro$iol7gicaV )os microorganismos no pueden desarrollarse m$s que en determinadas condiciones de p(. "ara cada grupo microbiano e!isten p( límites y un p( óptimo. En general, los medios neutros convienen a las bacterias heterótrofas que pueblan los medios naturales. )os límites de crecimiento de estas bacterias oscilan entre los p( de . a 9. o ;. iertas especies, como el Thiobacillus, se cultivan a p( muy bajos, de entre 40

0.9 y . )a corrosión anaerobia se considera posible en valores de p( comprendidos entre . y 9.. nte lo e!puesto en el p$rrafo anterior una forma de evitar este tipo de corrosión es la de controlar el p( en intervalos donde las bacterias no puedan vivir.

%. CORROSIÓN EN META+ES NO 'ERROSOS  'ERROSOS %..1 META+ES NO 'ERROSOS )os metales no ferrosos incluyen elementos met$licos y aleaciones que no se basan en el +ierro. )os metales de ingeniería m$s importantes en el grupo de los no ferrosos son el aluminio, el cobre, el magnesio, el níquel, el titanio, el #inc y sus aleaciones. unque el grupo de metales no ferrosos no puede igualar la resistencia de los aceros, algunas aleaciones no ferrosas tienen características, como resistencia a la corrosión y relaciones resistencia A peso, que los +acen competitivos con los aceros en aplicaciones para esfuer#os moderados y altos. El luminio 1l5 tiene una alta conductividad eléctrica y térmica, y su resistencia a la corrosión es e!celente debido a la formación de una película superficial dura y delgada de ó!ido. un metal muy dctilrelativamente y notable por baja, su facilidad de formado. El, aluminio puroEs tiene una resistencia pero puede alearse y tratarse térmicamente para competir con algunos de los aceros, especialmente cuando el peso es una consideración de importancia. El cobre 1u5 es uno de los metales m$s conocidos por los seres +umanos desde la antigYedad. El cobre puro tiene un color rosado roji#o característico, pero su propiedad m$s distintiva en ingeniería es su baja resistividad eléctrica, una de las m$s bajas de todos los elementos. 7ebido a ésta propiedad y a su abundancia relativa en la naturale#a, el cobre, comercialmente puro es ampliamente usado como conductor eléctrico 1es preciso se*alar que la conductividad del cobre disminuye significativamente cuando se a*aden elementos de aleación5. El cobre es también un e!celente conductor térmico. El cobre es uno de los metales nobles 1como el oro y la plata5, de suerte que es resistente a la corrosión. Dodas estas propiedades se combinan para +acer del cobre uno de los metales m$s importantes. El níquel 1&i5 es un elemento similar al +ierro en muc+os aspectos- Es magnético y su módulo de elasticidad es pr$cticamente el mismo que el +ierro y el acero. 7ifiere del +ierro en que es muc+o m$s resistente a la corrosión y las propiedades de sus aleaciones a altas temperaturas son generalmente 41

superiores. 7ebido a sus características de resistencia a la corrosión, se usa ampliamente como 05 un elemento de aleación en acero, tal como el acero ino!idable y 5 como un metal de c+apeado sobre otros metales como el acero al carbono. )as aleaciones de níquel son comercialmente importantes por sí mismas y notables por su resistencia a la corrosión y su desempe*o a altas temperaturas. El titanio 1Di5 es medianamente abundante en la naturale#a, constituye cerca del 06 de la corte#a terrestre 1el aluminio es el m$s abundante y constituye el 965. )a densidad del titanio est$ entre la del aluminio y la del +ierro- Su importancia +a crecido en las décadas recientes debido a sus aplicaciones aeroespaciales, en las cuales se e!plota su peso ligero y su buena ra#ón resistenciaApeso. El coeficiente de e!pansión térmica del titanio es relativamente bajo comparado con otros metales. Es m$s rígido y fuerte en comparación con el aluminio y tiene buena resistencia a temperaturas elevadas. El titanio puro es reactivo, lo cual presenta problemas para su procesamiento, especialmente en estado fundido. Sin embargo, a temperatura ambiente forma un delgado recubrimiento ad+erente de ó!ido 1Di'5 que suministra e!celente resistencia a la corrosión. Estas propiedades dan lugar a una importante aplicación del titanio: En comercialmente puro, el titaniomarinos, se usa para componentes resistentes a laestado corrosión L tales como componentes implantes y prótesis. El #inc 1Rn5. Su bajo punto de fusión lo +ace atractivo como un metal de fundición. Dambién suministra protección contra la corrosión cuando se aplica como recubrimiento sobre el acero o +ierro- el término acero galvani#ado se refiere al acero que +a sido recubierto con #inc. )as aleaciones de #inc se usan ampliamente en la fundición de dados para producciones masivas de componentes destinados a la industria automotri# y de accesorios. 'tra aplicación importante del #inc se encuentra en la galvani#ación del acero. omo su nombre lo indica, se crea una celda galv$nica en el acero galvani#ado 1Rn es el $nodo y el acero es el c$todo5, la cual protege al acero de los ataques de la corrosión. Jinalmente, un tercer uso importante del #inc se encuentra en el latón. omo se se*aló antes, esta aleación consiste en dos metales, cobre y #inc en la relación apro!imada de dos terceras partes de u y una tercera parte de Rn. Esta aleación fue descrita ya en nuestro an$lisis del cobre.

42

%..% META+ES 'ERROSOS En materiales met$licos ferrosos 1principal solvente es el +ierro5 tenemos lo siguiente: A cero fundido. A cero al carbón. A cero de aleación. @ cero ino!idable. )os elementos comunes que se a*aden a la aleación son el cromo, el manganeso, el molibdeno, el níquel y el vanadio, algunas veces en forma individual, pero generalmente en combinación. Estos elementos forman soluciones sólidas con el +ierro y compuestos met$licos con el carbono 1carburos5.

Cromo Cr#. @ejora la resistencia, dure#a, resistencia al desgaste y dure#a en caliente. Es uno de los m$s efectivos elementos de aleación para incrementar la templabilidad. El cromo mejora significativamente las propiedades de resistencia a la corrosión.

%. CORROSIÓN EN ACEROS INOJIDA"+ES BPor 2é l acro ino9ida$l s rsis!n! al 79ido Dodos los aceros ino!idables poseen una alta resistencia a la corrosión debida, principalmente, al contenido de cromo en la aleación. Esta adición de poco m$s de 0/6 de cromo permite la formación de una delgada película transparente de ó!ido de cromo sobre la superficie del acero y e!cluye la o!idación adicional del acero ino!idable. En caso de que ocurra da*o mec$nico o químico, esta película es autoAreparable en presencia de o!ígeno 1ver figura 05. Se dice entonces que el acero ino!idable tiene una propiedad denominada pasividad, y a la película protectora se le conoce como la capa pasiva.

%..1 +A CAPA PASI)A )a pasividad es la resistencia natural que poseen los aceros ino!idables para combatir la corrosión, y se define como el estado en el que un metal o una aleación pierde su reactividad química y se transforman en inerte. El contenido de poco m$s de 0/6 de cromo da al acero ino!idable su pasividad, lo cual se debe a la formación en su superficie de una película e!tremadamente delgada, uniforme, continua, resistente y estable de ó!ido de 43

cromo. )a capa pasiva se puede mejorar adicionando elementos de aleación que permiten ampliar la gama de aceros ino!idables que, junto con una selección cuidadosa y la adecuada fabricación, pueden satisfacer una amplia variedad de necesidades en diversos sectores industriales. 'igra %.1G. Pl3cla d 79ido d cromo so$r la s5r4ici dl acro ino9ida$l

%..% CORROSIÓN +OC A+IKADA EN ACEROS INOJID A"+ES A usteníticos A Jerríticos A @artensíticos

CORROSIÓN +OCA+IKADA EN ACEROS INOJID A"+ES AUSTEN-TICOS a# Corrosi7n In!rgranlar )os aceros ino!idables austeníticos llegan a sensibili#arse o a ser susceptibles a la corrosión intergranular cuando son calentados en el rango de temperatura de // a 9/P. El grado de sensibili#ación est$ en función del tiempo, temperatura y composición. El tipo 3/L es f$cilmente susceptible después de una +ora a
$# Corrosi7n galv=nica )os aceros ino!idables austeníticos pueden ser pasivos o activos. uando son pasivos, los aceros ino!idables son relativamente nobles- por lo tanto, todos los metales m$s activos en ese ambiente se comportar$n como $nodo cuando se efecta el contacto galv$nico. uando son activos ser$n el $nodo en una celda galv$nica si el otro metal es m$s noble. 44

El tipo 30< incrementa fuertemente la corrosión sobre el acero al carbón y en algunos casos puede aumentar la velocidad de corrosión de algunos bronces y latones. Znicamente el grafito y el titanio son capaces de promover la corrosión galv$nica sobre el acero ino!idable tipo 30<.

c# Corrosi7n d 4rac!ra $ao !nsi7n El alivio de esfuer#os debido a los tratamientos térmicos de los aceros ino!idables austeníticos, +a sido utili#ado para controlar la fractura bajo tensión- sin embargo, el alivio de esfuer#os generalmente sensibili#a los grados austeníticos comunes, ra#ón por la cual los grados bajos en carbono o estabili#ados son m$s adecuados para tratamiento térmico de alivio de esfuer#os.

CORROSIÓN +OCA+IKADA EN ACEROS INOJIDA"+ES 'ERR-TICOS a# CORROSIÓN POR PICADURAS )a resistencia al picado de las aleaciones ferríticas mejora si el contenido de cromo aumenta, sin embargo, la adición de molibdeno es muc+o m$s efectiva. "ara proporcionar resistencia al picado, la aleación debe contener de 3 a L6 de cromo y arriba de molibdeno. )a precipitación de carburos complejosa como resultado dede la 6 soldadura o tratamiento térmico disminuye la resistencia la picadura. "ara evitar esto, las aleaciones est$n disponibles con niveles controlados de bajo carbono y nitrógeno 1menos del /./06 de carbón y nitrógeno5.

$# CORROSIÓN INTER*RANU+AR )as aleaciones ferríticas pueden ser sensibili#adas de // a </P y son susceptibles al ataque intergranular. )os carburos y nitruros complejos se precipitan en los límites de grano, y en esta condición los $cidos fuertemente o!idantes causan ataque intergranular. )as medidas preventivas son: un recocido después de soldar a apro!imadamente G
requiere una buena resistencia a la corrosión, sin tomar en cuenta la condición de tratamiento térmico.

c# Corrosi7n d 4rac!ra $ao !nsi7n En general, los aceros ino!idables ferríticos son muc+o m$s resistentes a la fractura bajo tensión en soluciones de cloruros que los austeníticos- los aceros ino!idables ferríticos también est$n sujetos a la fractura bajo tensión en otros ambientes, tales como el +idró!ido de sodio y ciertos ambientes acuosos a alta presión y temperatura.

CORROSIÓN +OCA+IKADA EN ACEROS INOJID A"+ES MARTENS-TICOS El bajo contenido de cromo y níquel en los aceros ino!idables martensíticos tiene como resultado una menor resistencia a la corrosión. dem$s, el alto contenido de carbono que proporciona una dure#a e!trema también disminuye la resistencia a la corrosión. )a composición de los aceros ino!idables martensíticos permiten obtener resistencia y dure#a, pero estas aleaciones no deben ser seleccionadas para usarse en medios muy corrosivos. Si un acero ino!idable martensítico, como es el tipo L0/, es acoplado galv$nicamente a un acero ino!idable austenítico en un $cido débil o vapor +medo, la polari#ación entre perjudicialmente contra el acero L0/.los metales diferentes puede actuar )os aceros ino!idables martensíticos pueden sufrir la precipitación de carburos en el rango de 3// a /P. %n tratamiento térmico por arriba de G//P restablece la resistencia a la corrosión intergranular.

46

III. IN*ENIER-A DE PROCESOS A# CROMADO (.1 MATERIA+ES A. MATERIAS PRIMAS •

'!ido crómico 1en escamas5: r' 3

•

ceros o +ierro

•

&íquel

•

obre

". E/UIPOS 7escripción 7e )os Equipos •

ubas electrolíticas

•

alentadores

•

gitación

•

Jiltración

•

Cectificadores de corriente

•

onductores

•

8astidores

•

"ulidores

•

mperímetros y voltímetros

•

nstrumentos de control: peac+ímetros, termómetro, cronómetro, etc.

•

[nodos

C. REACTI)OS 47

)os insumos químicos utili#ados para el proceso del cromado son: •

(idró!ido de sodio 1en escamas5: &a'(

•

arbonato de sodio: &a'3

•

@etasilicato de sodio

•

Dripolifosfato de sodio

•

ianuro de sodio: &a&

•

ianuro de cobre: u&

•

8isulfito de sodio

•

Sulfato de níquel: &iS'L.G('

•

loruro de níquel: &il 

•

[cido 8órico: (38'3

•

"eró!idos de +idrogeno: ('

•

&itrato de plata g&'3

•

[cido sulfrico: (S'L

•

)os $nodos 1l$minas o planc+as5:

•

"lomoAesta*o 1G6 Sn5

(.% MTODOS A# PROCESO DE CROMADO PARA TU"OS DE ESCAPE DE ACERO INOJIDA"+E

48

7e los diferentes tipos de acero que e!isten, los m$s recomendables para ser usados en tubos de escape de automóviles o motocicletas son los aceros ino!idables, este tipo se obtiene gracias al proceso de cromado que ser$ detallado en las siguientes líneas.

TRATAMIENTO PRE)IO ANTES DE+ CROMADO "or su naturale#a fuertemente o!idante, la solución de $cido crómico es capa# de efectuar recubrimientos de superficies met$licas ligeramente engrasadas y no tan escrupulosamente libres de materias e!tra*as como se requiere al efectuar el recubrimiento con soluciones de otros metales. )a considerable cantidad de gas que se libera durante la operación sirve también para eliminar cualquier ligera película que pudiera quedar. En general, los depósitos de níquel pueden ser cromados directamente después de pulimentarlos, sin ningn tratamiento previo de limpie#a, con tal que no transcurra un tiempo e!cesivo entre el acabado y el recubrimiento electrolítico. )a limpie#a electrolítica, seguida de una inmersión en $cido sulfrico diluido antes del cromado, no es muy utili#ada, pero puede ser pr$ctica en ciertos casos e!cepto para aplicarla a la producción en gran escala. Dal sistema de limpie#a puede +acer muc+o para reducir al mínimo el perjuicio ocasionado por los defectos de cromado debidos a la contaminación de la superficie por grasa o por la composición de pulir, o consecuentes a la ligera o!idación de la superficie. Si se utili#a este sistema, son necesarios dispositivos muy eficientes para el enjuague, a causa de la e!trema sensibilidad de la solución al radical sulfatoen aquellos casos en que los objetos a recubrir est$n construidos de tal manera que resulta difícil, por no decir imposible, la eliminación de las tra#as de $cido, es mejor evitar los procedimientos de limpie#a +meda de este tipo. En realidad, el problema de la eliminación del $cido suele ser uno de los m$s difíciles de resolver, incluso con un buen lavado. •

EN&UA*UE: 7espués del cromado, es corriente dar dos lavados fríos, seguidos de otro en una cuba de neutrali#ación alcalina que contiene una solución diluida de carbonato sódico, y, finalmente, después de un ulterior lavado en una cuba de agua caliente, se procede al secado.

•

ESPESOR DE+ DEPÓSITO: )os depósitos de cromo est$n sometidos a fuertes tensiones, y a medida que aumenta el espesor, tienden a desarrollarse finas grietas que disminuyen el valor protector del recubrimiento. on espesores considerables, sin embargo, estas grietas se recubren, y aunque a su ve# se forman nuevas grietas, éstas no se e!tienden después +asta el metal de base. 49

%na ulterior cuestión en relación con el cromado es que la naturale#a del depósito fuertemente sometido a tensiones impone una prueba severa sobre la ad+erencia del níquel subyacente. )a ad+erencia de los depósitos que +an de ir debajo del cromo debe de ser de un orden muy elevado, o de lo contrario el depósito se levantar$ durante el cromado. •

PROPIEDADES DE+ CROMO DEPOSITADO E+ECTRO+-TICAMENTE : El cromo así depositado es un metal blanco a#ulado que tiene elevada resistencia al deslustre o empa*amiento. omo era de esperar, su poder reflector en la región a#ul del espectro es bueno- sobre todo el espectro visible, el poder reflector muestra ser de un < 6. )os depósitos de cromo brillante tienen una dure#a que oscila entre L// y 0.// unidades 8rinell segn las condiciones en que se +a efectuado el depósito. )a dure#a de todos los tipos de cromo depositado electrolíticamente es muc+o mayor que la del metal fundido.

•

CONTENIDO DE CROMO TRI)A+ENTE : Si el contenido de trivalencias en la solución alcan#a los 0 gH), los depósitos ser$n de una muy mala calidad, incluyendo WquemadoW y rugosidad con altas densidades de corriente de trabajo.. En un ba*o de cromo se forma la temida WtrivalenciaW, que es la transformación del cromo +e!avalente del $cido crómico transformado en cromo trivalente. Este proceso, en mayor o menor grado es algo inevitable- es natural consecuencia de que la pie#a acta como c$todo durante el proceso de deposición. )a mayor o menor rapide# de la reducción depende de la relación $nodoAc$todo. uanto mayor sea la cantidad de $nodos e!istentes en el ba*o, m$s lento es el proceso de reducción. )a ventaja de que los $nodos mantengan el contenido de cromo trivalente controlado, en el orden de 3 gH), ser$ m$s efectiva si la relación $nodoAc$todo es 0:0 o 0,:0 1en cromo duro +asta :05, adem$s, manteniendo la superficie de los mismos, limpia y activa. Si la relación baja de 0:0, la formación de cromo trivalente se incrementa desmesuradamente. on todas estas precauciones, así y todo, no se puede evitar el proceso de deterioro. )a solución aparenta tener e!ceso de $cido sulfrico en el ba*o. "eriódicamente, +ay que adicionarle carbonato de bario, para que desapare#can los efectos nocivos provocados por este desequilibrio. El gasto de $cido crómico, manteniendo el ba*o equilibrado, se reduce +asta la décima parte de lo +abitual, ya que no se desperdicia cromo trivalente, sino que se reconvierte. El ciclo de trabajo para obtener pie#as con depósitos de cromo, ya sea decorativo o de espesor 1duro5, comien#a con una preparación mec$nica de la 50

pie#a 1esmerilado, pulido y abrillantado5- seguido por un proceso de desengrase preliminar con tricloroetileno, percloroetileno o tetracloruro de carbono. Se reali#a luego, un proceso electrolítico de desengrase, un enjuague en agua corriente y un ataque anódico previo al cromado. )uego del cromado, se lava en agua corriente, se enjuaga con agua caliente y se seca. •

"AOS AUTORRE*U+A"+ES :8a*os m$s modernos utili#an una combinación de componentes, de iones sulfato, fluoruro y silicofluoruro. Estos tipos de ba*os, poseen la cualidad de autorregularse, ya que los iones mencionados funcionan como agentes catalíticos dentro de la solución. )a autorregulación se obtiene adicionando las sustancias catali#adores como una sal soluble de los iones deseados, donde la constante de solubilidad mantiene el control de la concentración. Esto se puede lograr mediante la utili#ación de iones sulfato, fluoruro o con una sal compleja de ambos. "ara los ba*os no regulables, el control de la solución debe +acerse mediante an$lisis químicos periódicos. Es importante +acer notar que se obtienen depósitos mejores y de mayor cobertura a bajas temperaturas, pero en esas condiciones, se deber$ trabajar con menor densidad de corriente para prevenir el WquemadoW. )a velocidad de depósito es proporcionalmente m$s estar el objeto cromar mayor tiempo en proceso dentro dellenta, ba*o,debiendo para la obtención de unaespesor equivalente.

•

Di4rn!s !i5os d $aos dcora!ivos : dros#0 %na formulación típica para el cromado decorativo a temperatura ambiente es la de \. (yner, la cual puede ser aplicada sobre diferentes metales de base. Este ba*o consta fundamentalmente de an+ídrido crómico, fluorosilico de sodio y sulfato de sodio. El tiempo de electrodeposición es de < a 0/ minutos. "ara el cromado decorativo, es suficiente aplicar un espesor de /, ]m.

•

"aos d cromo micro4isrado : En los ba*os de cromo, con el tiempo, se comprobó que resultaba m$s efectivo obtener una capa porosa o fisurada 1WmicrocracFedW5 de cromo, para que el proceso de corrosión fuera controlado. "artiendo de este concepto, se formularon diversos electrolitos a tal fin. )a norma SD@ 8AL
poro, la corrosión tiende a disolver el níquel, que acta como $nodo, frente al cromo, que acta como c$todo. l generarse esto en un punto determinado de la película depositada, la disolución es muy velo#, dejando r$pidamente al desnudo al metal base. Esto ocurre porque la densidad de corriente galv$nica que generan los dos metales es muy alta, por ser peque*a la superficie de corrosión. Si se aplica el mismo ra#onamiento a una superficie porosa, se generar$n m$s puntos de corrosión, pero disminuyendo la densidad de corriente galv$nica, ya que la superficie que interviene es un gran porcentaje de la pie#a. 7e esta forma, la velocidad de disolución del níquel por efecto de la corrosión es muc+o menor. E!isten varias formas de conseguir una película de cromo microfisurado, pero la de uso m$s comn en la actualidad, es la de depositar un ba*o de níquel semibrillante de base, dar luego un W flas+W de níquel con muy alto W stressW superficial, y luego el cromo. l quedar los tres metales depositados, se generar$ una gran tensión interna entre la segunda capa 1ba*o de níquel5 y la tercera 1ba*o de cromo5.

EJISTEN )ARIAS 'ORMAS DE O"TENER UN DEPÓSITO POROSO DE CROMO0 1# "reparar previamente la superficie, otorg$ndole una rugosidad al material de base mediante la proyección a presión de material abrasivo con forma piramidal.

%# Ceali#ar un proceso de electroerosión antes y después del depósito de cromo. (#  través de procesos electroquímicos, después de la electrodeposición. ,# Ceali#ando una combinación de los procesos detallados en los puntos 0 a 3. El procedimiento m$s utili#ado es el electroquímico. •

"aos al Cromo Trivaln!0)os ba*os de cromo basados en formulaciones de cromo trivalente, son m$s antiguos an que los ba*os convencionales actuales de cromo +e!avalente. El proceso en sí resulta atractivo, ya que la corriente necesaria para electrodepositar cromo trivalente es la mitad de la necesaria para su par +e!avalente. dem$s, el ba*o de trivalentes puede llegar a tener mejor eficiencia de corriente. "or otra parte, este ba*o desde el punto de vista químico, no difiere de uno de níquel o de cobre, por ende, resulta f$cil de entender.

•

"aos d Cromado Ngro0 Este tipo de electrolito, +a sido muy requerido en los ltimos  a*os debido a su aplicación y utilidad en superficies de absorción 52

de energía, específicamente en paneles solares. 7ebido a su gran resistencia a la temperatura y a su duración, el cromo negro se ve favorecido frente a otras terminaciones. El cromo negro, con su uso en energía solar , posee una gran absorción ^ 1alfa5, y una baja emisividad _ 1`psilon5, lo que significa que recepciona todas las ondas con un reenvío mínimo. dem$s de su uso en energía solar, este ba*o, se usa con fines decorativos o en accesorios que necesiten poca refle!ión, principalmente para uso en óptica. 8$sicamente, un ba*o de cromo negro, es un ba*o que no tolera el ion sulfato. )as características generales son similares a las de un ba*o de cromo convencional. •

DES6IDRO*ENADO0 Su función es la de eliminar el +idrógeno incorporado a la pie#a, aunque sea parcialmente, durante la electrodeposición, el cual fragili#a la capa de cromo. )a mayor o menor cantidad de +idrógeno absorbido, depender$ principalmente de las características de acabado superficial que posea el metal de base. omo regla general, deben ser siempre des+idrogenados los aceros que deben soportar una tracción mayor a 0// gHmm. El des+idrogenado sereali#arla reali#a a un rango de 0// a 3// se P. "or lo general se decide a 09/ P,de yatemperaturas que, a esta temperatura, produce una liberación parcial del +idrógeno sin alteraciones notables sobre el cromo. )a forma de reali#ar el des+idrogenado es sumergiendo las pie#as en un ba*o de aceite, que luego lentamente ser$ calentado desde 9/ P durante 0/ a 3/ minutos.

1. PROCESO E+E*IDO En este punto procederemos a la confección del cromado de pie#as met$licas en el que se incluyen todos los tratamientos previos necesarios. En primer lugar, al recibir la pie#a, se le efecta un lavado general con detergente para retirar suciedades y desengrasarla. (ec+o esto, se procede al decapado con ( S'L ; 6 al cual se le agregan agentes +umectantes 1sulfonatos alif$ticos5 para que el $cido alcance m$s f$cilmente la superficie del metal. Esta operación se reali#a a
depósito de agua corriente y finalmente a otro de agua caliente 1G/  9/ 5.  continuación, la pie#a debe ser pulida, pero para obtener una mejor calidad en la terminación de la pie#a se le reali#a un amolado. "ara ello se utili#an m$quinas con diferentes discos, ya sea, por vía +meda o vía seca y con abrasivos 1esmeril5. El pulido se efecta con maquinarias autom$ticas, los discos seleccionados dependen de la terminación deseada y pueden ser por ejemplo discos comprimidos, discos de fieltro, recubiertos, etc. )uego de un lavado con agua corriente para eliminar sólidos desprendidos en los pasos anteriores, la pie#a se encuentra lista para entrar en la etapa final de su preparación antes del cobreado y niquelado. ntes de estos procesos es necesario un desengrase a fondo de la pie#a, para ello se utili#a un disolvente 1+idró!ido de sodio del / a 0// gH)5 a U"AC?

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%na ve# finali#ado esto se retira la pie#a y se la lava con agua corriente antes de ingresar a la cuba de niquelado. El proceso seleccionado para el paso siguiente es el de &íquel 7uple!Aromo. ste consta de dos pasos principales: un ba*o de &i semibrillante o!idado y un ba*o de &i brillante. En el primer caso la pie#a se somete a un ba*o de tipo atts con el agregado de abrillantadores met$licos 1Rn, Se, d5. "ara reali#ar la o!idación se utili#a la bipolaridad. El segundo paso se diferencia del primero en que los abrillantadores son aditivos sulfonados 1$cido ben#ol disulfónico, trisulfónico, $cido naftalen trisulfónico y benceno sulfonado5 y niveladores 1formalde+ido, cumarina, +idrocianoetileno y butinediol5. Entre un ba*o y otro se debe proceder a un lavado con agua corriente para no contaminar las cubas. Sumando las dos capas de &i depositadas el espesor recomendado es de, por lo menos, L/ ]m, con esto m$s el ba*o de cromado se logra una resistencia a la corrosión m$s que aceptable. El ba*o tipo atts requiere las especificaciones citadas en el siguiente cuadro: Ta$la % Da!os 5ara  l $ao =cido !i5o Qa!!s

Cango  a 3G gH) 3/ a
)uego de un nuevo lavado con agua corriente se debe +acer un decapado para proceder a la deposición de cromo final. ste se reali#a con una solución de $cido sulfrico al 0/6.

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El proceso de cromado se reali#a en un ba*o \. (yner para cromo decorativo. El espesor pretendido es de unos /, ]m y se usan $nodos de aleación de "b con G6 de Sn u 96 de Sb. )as condiciones del ba*o se describen en la tabla siguiente: Ta$la ( Da!os 5ara l $ao =cido !i5o &. 6:nr

)as características generales de un ba*o de cromo decorativo son las siguientes: Ta$la , Carac!r3s!icas d n $ao Cromo Dcora!ivo

Es conveniente

%na ve# cromada, la pie#a debe enjuagarse. "ara esto se reali#an dos lavados en frío, uno en una cuba de neutrali#ación alcalina 1con carbonato de sodio5 y un lavado en una cuba con agua caliente 1G/  9/ 5 para finalmente reali#ar el secado.

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%. CA+CU+OS DE ESTIMACIÓN TEÓRICA DE CONSUMO DE SO+UCIÓN DE CO"REL N-/UE+L CROMO  TIEMPO DE DEPOSICIÓN A CORRIENTE CONSTANTE0 1.@ Para calclar los gramos d CL Ni : Cr0 •

g. @e   ! e H d donde: g. @e : gramos del metal que se deposita : $rea de la pie#a a cromar en cm e: espesor del recubrimiento en cm d : densidad del depósito en gHcm 3

%.@ Para calclar l !im5o0 •

t  gr. @e ! J ! n H 1 ! "@5 donde: t: tiempo J: constante Jaraday que participan en la reducción. n: nmero dede electrones : intensidad de corriente en mpere. "@: peso molecular en gHmol.

• •

g. u  <,3 ! /,// ! 9,;<  /,0L g. t  /,0L ! ;<// !  H 1/,3 ! <3,5  0L< seg  3,9 min.

"ara el niquelado: e  /,//L cm, d &i  9,; gHcm 3,   /,3 , "@  9,G gHmol • g. &i  <,3 ! /,//L ! 9,;  /, gr. • t  /, ! ;<// !  H 1/,3 ! 9,G5  G< seg  L< min. "ara el cromo: e  /,//// cm, d u  G,0; gHcm 3,   /,/; , "@   gHmol • g. r  <,3 ! /,//// ! G,0;  0,03. 0/A3 g. •

t  0,03. 0/A3 ! ;<// ! < H 1/,; ! 5  0L seg.

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(. DIA*RAMA DE '+U&O DE+ PROCESO0

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(.( USOS  AP+ICACIONES )os aceros ino!idables se utili#an principalmente en cinco tipos de mercados: •

Electrodomésticos: grandes electrodomésticos y peque*os aparatos para el +ogar.

•

utomoción: especialmente tubos de escape.

•

onstrucción: edificios y mobiliario urbano 1fac+adas y material5.

•

ndustria: alimentación, productos químicos y petróleo.

•

4estimenta: fabricación de joyas 1cadenas, aretes, etc.5

Su resistencia a la corrosión, sus propiedades +igiénicas y sus propiedades estéticas +acen del acero ino!idable un material muy atractivo para satisfacer diversos tipos de demandas, como lo es la industria médica.

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". *A+)ANIKADO (., MATERIA+ES A. MATERIAS PRIMAS cero dulce: este acero es el m$s indicado para la construcción de puentes. Rinc fundido: esta ser$ la materia principal para el recubrimiento del acero.

". E/UIPO "alanca: las pie#as ser$n guiadas de crisol en crisol por medio de una palanca que la sujetara. •

risoles: los crisoles ser$n usado para contener las soluciones alcalinas, el clor+ídrico, el #inc, etc. debido a que esta tiene alta temperatura de$cido fusión.

C. REACTI)OS Soluciones alcalinas: estas ser$n usadas en el desengrasado para quitar las impure#as. [cido clor+ídrico: este acido se usar$ en el proceso de decapado del acero. Rinc: El #inc ser$ usado para el recubrimiento de la pie#a de acero. loruro amónico: su utilidad ser$ en el flu!ado, se encargar$ de facilitar la penetración del #inc en la pie#a.

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(. MTODOS A# *A+)ANIKADO DE PIEKAS DE ACERO USADAS CONSTRUCCIÓN DE PUENTES IN TEROCE;NICOS

EN

+A

El galvani#ado del acero es una pr$ctica comn para proteger las pie#as de acero que van a ser e!puestas a condiciones ambientales adversas por un largo tiempo. El galvani#ado por inmersión en caliente es un proceso industrial destinado a proteger contra la corrosión a una gran variedad de productos de +ierro no acero. Este proceso se logra a través de la inmersión de los materiales en un ba*o de #inc fundido a L/. El galvani#ado por inmersión en caliente, permite un recubrimiento de #inc, que no solo se deposita sobre la superficie, sino que forma una aleación #incA+ierro de gran resistencia a los distintos agentes de corrosión de la atmosfera, el agua o el suelo.

A.1. 'UNCIONAMIENTO El +ierro y el acero de las pie#as que son ensambladas para la construcción de puentes que unan las orillas de un lago o rio se o!idan r$pidamente cuando est$n e!puestos a la acción de la atmosfera y el producto de la o!idación, que es esencialmente un ó!ido de +ierro +idratado, y que no protege al metal base, por cuyo motivo este sigue atac$ndose y llega a destruirse totalmente. %na forma de evitar el ó!ido o corrosión, es cubrir la superficie con una barrera impermeable para evitar que la +umedad o el aire lleguen al metal. )as capas de pintura lo consiguen +asta cierto punto, pero no son eternamente impermeables al constante ataque del agua de los lagos o el mar, en todo caso, se deteriora con el tiempo y entonces permite el paso de la +umedad. %na ve# que esto sucede, el metal empie#a a o!idarse y se deteriora r$pidamente. El recubrimiento consiste en una progresión de capas de aleación #incA +ierro unidas metalrgicamente al acero base. omo una protecciónA barrera el galvani#ado provee un recubrimiento tena# de #inc metalrgicamente unido que cubre completamente la superficie dely acero. Esto provee una capa e!terior fle!ible con una ad+esión m$s fuerte una e!cepcional resistencia a la abrasión. %na característica adicional del galvani#ado por inmersión en caliente es que la capa de #incA+ierro crece perpendicularmente a la superficie del acero. El efecto que esto tiene en las esquinas y aristas de los metales es que el recubrimiento a+í es generalmente m$s grueso que en el recubrimiento de

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alrededor. Esto es un marcado contraste +acia los otros tipos de recubrimientos protectores que tienden a adelga#arse en las esquinas y aristas de las pie#as. El recubrimiento de galvani#ado es por esta causa m$s resistente al deterioro físico que una capa de pintura. parte de que la totalidad de la superficie de las pie#as queda recubierta tanto interior como e!teriormente. gualmente ocurre con las rendijas estrec+as, los rincones y las partes ocultas de las pie#as, que no quedan bien protegidas por otros tipos de recubrimientos. ncluso es interesante se*alar que si en el recubrimiento +ay peque*as $reas al descubierto 1tales como raspaduras5 por m$s manejo, estas quedan igualmente protegidas contra la o!idación. Ello se debe a la diferencia de potencial electroquímico entre el #inc y el +ierro, por lo que el primero se consume con preferencia a este ltimo y le proporciona de esta manera una =protección de sacrificio o catódica>. Este tipo de protección es una de las principales del recubrimiento obtenidos en caliente, siendo una de las grandes ventajas que ofrece sobre la protección que proporcionan los tratamientos a base de pinturas o recubrimientos pl$sticos.

A.%. *ARANTIA DE RECU"RIMIENTO El galvani#ado por inmersión asegura un recubrimiento de toda la pie#a por dentro y por fuera.

A.(. TRIP+E PROTECCIÓN a. 8arrera física: el recubrimiento posee mayor dure#a y resistencia que cualquier otro tipo de recubrimiento. $. "rotección electroquímica: con el paso del tiempo se forma una fina capa de ó!ido de #inc que acta como aislante del galvani#ado. c. uto curado: ante raspaduras superficiales, se produce un taponamiento por reacción química de la superficie da*ada. )os sistemas que se utili#an para evitar la corrosión del acero son esenciales para la utili#ación económica de estos metales como materiales de construcción puentes resultados interoce$nicos. "ara obtenerdebuenos es necesario que se verifiquen ciertas condiciones, como son: a. El dise*o de las pie#as debe ser adecuado para la galvani#ación. b. )as inmersiones de las pie#as deben acomodarse al tama*o del crisol de galvani#ación. 62

c. El peso de las pie#as est$ condicionado por los dispositivos de elevación y transporte e!istentes en el taller de galvani#ación. d. %tili#ación de aceros adecuados para galvani#ación. e. ontrol del estado superficial de las pie#as a galvani#ar. A.,. ETAPAS DE+ PROCESO0

a. Dsngrasado. @ se reali#a mediante soluciones alcalina 1soda caustica5 cuya finalidad lacas es remover residuos de aceite, grasa y ciertos tipos de barnices, y pinturas.

$. Enag. @ en esta etapa el enjuague en agua limpia se reali#a para evitar el arrastre de líquido de la limpie#a caustica al decapado. c. Dca5ado. @ el proceso siguiente consiste en la eliminación de los ó!idos de +ierro de las pie#as mediante la inmersión de estas en un ba*o de $cido clor+ídrico diluido en agua al 06 a 3 de temperatura. d. Enag. @ se reali#a un nuevo enjuague en agua limpia para evitar el arrastre de $cido y +ierro en solución, los cuales contaminan el flu!ado y el #inc fundido del crisol. . 'l9a.@ una ve# limpias las pie#as y decapadas se introducen en un ba*o de cloruro amónico diluido en agua a una temperatura de 9/, con la finalidad de utili#arlo como catali#ador, para facilitar la penetración del #inc en la estructura molecular del acero. f. Inmrsi7n n $ao d zinc . A a continuación, y una ve# secas las pie#as, se procede a sumergir las mismas en un crisol lleno de #inc fundido a L/ de temperatura. El tiempo de inmersión varía desde unos segundos +asta varios minutos dependiendo de las características finales que se e!ija a la pie#a. omo consecuencia de este ba*o, el #inc cubre perfectamente $ngulos, bordes, soldaduras, remac+es, etc. B penetra en los peque*os resquicios del material, confiriendo una protección completa a las pie#as en su e!terior e interior logrando una protección completa a todas estas #onas que constituyen los puntos débiles en otros procedimientos protectores de la corrosión. gualmente se somete a un ba*o con $cido crómico que le aplica una película sellante de protección contra la o!idación. g. En4riamin!o : lim5iza. @ las pie#as que ser$n usadas para la elaboración de los puentes deben ser enfriadas y limpiadas para pasar a una revisión de control de calidad antes de ser entregadas

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8. Con!rol d ca lidad.@ las diferentes empresas que dan el servicio de galvani#ado deben dar el debido control de calidad que garantice un tiempo de vida sin corrosión alargado.

(. USOS  AP+ICACIONES El galvani#ado tiene un sin nmero de aplicaciones: se usa en la construcción, en automóviles, en la fabricación de +erramientas. En tuberías para la conducción de agua cuya temperatura no sobrepasa los
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C# PA)ONADO (.G MATERIA+ES A. MATERIAS PRIMAS "ie#as de acero, +ierro u otras aleaciones met$licas engrasadas con sustancias org$nicas que cumplen las condiciones para el pavonado en frío.

". E/UIPOS G ubas de polipropileno 1""5

C. REACTI)OS )os insumos químicos utili#ados para el proceso del pavonado son: "C@EC %8 17ESE&?CS&DE ))&' )?EC' 8)JSD G0<5 • ,  o!idietanol 17ietilenglicol5  L(0/'3 0/A3/ 6 •

(idró!ido de sodio 1&a'(5 0A0/6

•

Eto!ilado 18isfenol 5 0A0/6

SE?%&7 %8 1?% 7ESD)75 • (' DECEC %8 1'&7'&7'C 8)JSD 05 K 06 • loruro de +idro!ilamonio 1( 3&'.(l5 %CD %8 1?% 7ESD)75 • (' Q%&D %8 1S')%& "4'&7'C 7E (ECC' B EC' 8)JSD 0905 • • • •

7ifluoruro de potasio 1J5 0A0/6 ompuesto de selenio, e!cepto el sulfoseleniuro de cadmio Sulfato de níquel 1&iS' L5 0A0/6 Sulfato de cobre 1uS' L5 0A0/6

0A0/6

SE2D %8 1?% 7ESD)75 • (' S"D@ %8 1EDE (7CJ'8' @E7' 8)JSD 9335 65

• •

&afta, fracción pesada +idrodesulfurada G/A;/ 6 LA+idro!iALAmetilApentanona 0A0/6

(.F MTODOS A. PROCESO DE PA)ONADO CONTRA +A CORROSIÓN PARA ACEROSL 6IERRO  'UNDICIÓN0 OPTIMIKACIÓN DE +OS PAR;METROS PARA ME&ORAR DIC6O PROCESO. PROCESO DE PA)ONADO ACTUA+ EN +A EMPRESA )a empresa tiene una estación de pavonado compuesta por G cubas de 3/!G/!0 cm 1anc+o, profundidad, altura5 completamente automati#ada mediante un autómata 1SE@E&S )'?' LC5 en el cual se programa el tiempo que deben de permanecer las pie#as dentro de cada cuba, dependiendo de la disolución que se trate estar$ m$s o menos. El tiempo durante el cual las pie#as permanecían inmersas en las cubas fue el siguiente:  en la cuba de desengrasante, 3 en la cuba de aclarado con agua, 3 en la cuba del acondicionador, 3 en la cuba de aclarado con agua,  en la cuba de pavonado, 3 en la cuba de aclarado con agua y por ltimo 0 en la cuba del aceite +idrófobo. 'igra (.1. M=2ina inds!rial d 5avonadora

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En la figura 3.0 podemos ver la m$quina industrial automati#ada, donde se pavonan las pie#as. Se pueden distinguir G cubas fijas y  móviles, la primera recorre las < primeras cubas mediante un sistema automati#ado y la segunda est$ fija en la séptima cuba donde las pie#as se sumergen en el aceite +idrófobo.

1. ESTUDIO DE+ PROCESO DE PA)ONADO El estudio del proceso de pavonado se +a basado en reproducir este proceso a peque*a escala 1planta piloto5 con cubas de "olipropileno 1""5 y disoluciones preparadas desde cero con agua destilada y líquidos 8lacFfast proporcionados por la empresa. ada cuba contenía un volumen de  dm 3. Se aumentó la concentración del desengrasante alcalino 8lacFfast G0<, llev$ndolo desde un /6 en agua a un
Se optimi#ó el tiempo de inmersión de las pie#as en cada cuba, dónde las pie#as se deben de sumergir primeramente durante 0G en la disolución del desengrasado 1si se +ace con ultrasonidos con 0 bastaría5, 3/ en remojo con agua 1('5, / en la disolución del acondicionador, 0/ en la cuba del pavonado y por ltimo 0/ en el aceite +idrófobo. El tiempo total del proceso de pavonado de la pie#a fue de 3;0/. "or ltimo, las pie#as deben de permanecer durante L sec$ndose al aire libre antes de ser secadas con un trapo, para darle consistencia al pavonado de la pie#a y así prolongar la aparición de #onas corroídas en las pie#as. Se utili#ó una cuba de ultrasonidos para la mejora de la limpie#a de las pie#as, dónde se introdujeron dentro de un recipiente de cristalHpl$stico 1preferentemente de cristal ya que la transmisión de ultrasonidos es mejor5. 7entro del recipiente se introdujo la pie#a junto a la disolución de desengrasante 8lacFfast G0<. "ara una mejor limpie#a de la pie#a se utili#ó alco+ol isopropílico 13(9'5, ba*ando las pie#as con este alco+ol luego del 67

desengrasado con ultrasonidos, o también con un trapo mojado con isopropílico aplicando una pasada sobre la superficie.

MATERIA+ES NO APTOS PARA SER PA)ONADOS. )as pie#as con altos porcentajes 1m$s de un 065 de luminio 1l5, romo 1r5, &íquel 1&i5, "lomo 1"b5, Esta*o 1Sn5 y Rinc 1Rn5 no se pueden pavonar con este tipo de procedimiento. En ocasiones la cinética de la reacción es bastante lenta, y por esto el ennegrecimiento se produce con cierta dificultad, es el caso del +ierro fundido, el de algunas c+apas de +ierro laminadas en frio y las pie#as rectificadas. 'igra (.%. 6irro dlc : 5ar! in4rior d acro ino9ida$l

En la siguiente imagen se puede ver un ejemplo claro de cómo el acero ino!idable no se puede pavonar, ya que se trata de una aleación de +ierro, carbono y cobre 1o níquel5, teniendo un alto porcentaje de cobreHníquel. )a parte superior es +ierro dulce donde se aprecia cómo se pavonó perfectamente, por otra parte, la parte inferior es de acero ino!idable donde observamos en la imagen que no se pavonó absolutamente nada. %na de las pruebas que se +i#o para saber que era acero ino!idable fue acercar la parte pavonada y la no pavonada a un im$n, comprobando que la pavonada era magnética y la no pavonada no lo era. Esto se debe a que los aceros ino!idables de tipo austeníticos tienen una gran cantidad de romo 1r5 o &íquel 1&i5.

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%. PROCESO A. PRIMERA CU"A DESEN*RASANTE A+CA+INO +I*ERO "+AC'AST G1# A.I. AP+ICACIÓN El desengrasante ligeramente alcalino 8lacFfast G0< se utili#a para la preparación y desengrasado de las superficies del metal a pavonar. El tiempo de inmersión variar$ de acuerdo con las condiciones del componente. )os componentes con m$s aceite y grasa deben de ser tratados primero con un desengrasante soluble. )a eficacia del desengrasante 8lacFfast puede comprobarse e!aminando las pie#as desengrasadas después del aclarado con agua. Si las pie#as al sacarlas del aclarado muestran partes secas esto indica que la superficie est$ todavía contaminada con aceite o grasas y requiere un mayor desengrasado. A.II. CARACTERIKACIÓN DE +OS DE'ECTOS /UE APARECEN EN +AS PIEKAS PA)ONADAS AEn las pie#as aparecen #onas dónde no se +an pavonado bien, #onas sin pavonar y #onas con un color m$s claro. ADambién aparecen #onas sin pavonar en forma de burbuja. Idn!i4icaci7n d las casas 5ara cada !i5o d d4c!o a. Esto es debido al desengrasado previo, donde no se aplica correctamente el este procedimiento en la primera cuba. (ay pie#as que con una aplicación del desengrasante alcalino 8lacFfast G0< no basta, pie#as con un alto nivel de grasa necesitan un postAtratamiento con alco+ol isopropílico o un preAtratamiento con un desengrasante soluble proporcionado por 8lacFfast. Estas #onas sin pavonar también pueden ser debido al contacto de la pie#a con la cuba que las contiene. "or otra parte, una de las causas de estos defectos puede ser la aparición de restos en la superficie de las pie#as a pavonar en la primera cuba, dónde al agitar por inyección de aire todos los restos que +ay al fondo de la cuba se depositan en la superficie, esto provoca que la disolución de pavonado no se pueda ad+erir correctamente. $. Esto puede ser debido al tipo de agitación, dónde al agitar por inyección de aire aparecen burbujas que se depositan en la superficie de las pie#as. ste error es acumulado durante todo el proceso, dando lugar a la aparición de manc+as 'igra "r$o n 5rocso 5avono circulares sin pavonar en(.(. la superficie dellas pie#asd o #onas con un color m$s claro.

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A.III. IIDE'INICIÓN E IMP+EMENTACIÓN DE MEDIDAS CORRECTORAS @%tili#ación de cuba de ultrasonidos para la limpie#a de las pie#as, y uso de alco+ol isopropílico 13(9'5 para el desengrase total de las pie#as a pavonar. 1# En nuestro caso, al utili#ar un desengrasante que contiene 7ietilenglicol y 8isfenol 1dos alco+oles5 no podemos instalar directamente los emisores de ultrasonidos en la cuba, ya que los alco+oles tienen punto de inflamación, y si +ubiese algn tipo de fuga podría dar lugar a una combustión. "or otra parte, como los alco+oles son bastante vol$tiles, se podría desprender gases tó!icos. "or lo cual, la nica manera de utili#ar ultrasonidos es +acerlo en un =ba*o>, esto consiste en introducir agua o agua con jabón 1detergente5 en la cuba de la m$quina y luego introducir dentro de la cuba, un recipiente de vidrio que a su ve# éste contenga el desengrasante y las pie#as a desengrasar. Esto se +ace para que no esté en contacto directo los emisores de ultrasonidos con el desengrasante que contiene alco+oles. %# Ceducir la superficie de contacto de las pie#as con la rejilla que las contiene, utili#ando una serie de rodillos en ve# de esta rejilla y aplicar un movimiento de vaivén de las cubas que permita que las pie#as estén en continuo movimiento, y así evitar que éstas estén siempre apoyadas sobre la rejilla en el mismo punto. %tili#ar una tela de algodón en la cuba de pavonado 1para pie#as peque*as5 dónde se apoyen las pie#as y así conseguir que estas no estén en contacto directo con la rejilla. (# 8ajar la cuba a la mitad en ve# de llegar +asta el fondo de ésta y así conseguir que se depositen el mínimo posible de restos sobre las pie#as, y limpiar la cuba con mayor frecuencia. %na ve# finali#ado el proceso de desengrasado aplicar con un trapo alco+ol isopropílico sobre la superficie de las pie#as, en caso de no utili#ar ultrasonidos. @ ambiar el tipo de agitación, utili#ar un agitador industrial de bajas velocidades en ve# de una agitación por inyección de aire, para evitar burbujas que se puedan quedar en la superficie de las pie#as. 'tra opción, +asta que se cambie el proceso de agitación, podría ser poner un ventilador peque*o como los de los ordenadores en la parte de arriba de la cuba y que estuviese encarado +acia el fondo de ésta para que así el aire arrastrase la espuma de la superficie +acia el fondo. 70

A. I). MEDIDAS DE CONTRO+ DE +AS DISO+UCIONES PARA E+ "UEN 'UNCIONAMIENTO Mdida d con!rol d la disolci7n d dsngrasan!0 ada 9A0/ desengrasados retirar un 0/6 de la disolución contenida en la cuba y rellenar con disolución nueva. "or otra parte, cuando +acemos el desengrasado de una pie#a y sobre su superficie aparecen restos de materia org$nica, esto significa que +ay que limpiar la cuba mediante el vaciado de ella, filtrando todo el líquido con un papel de filtro de laboratorio y un embudo. 'bservar si tarda muc+o en filtrar y si es así cambiar el papel de filtro. %na ve# vaciado limpiar la cuba con agua y jabón. Si una ve# limpia continan apareciendo restos de materia org$nica, debido a la grasa de las pie#as, sobre la superficie de la pie#a quiere decir que se requiere un cambio de la disolución, por estar agotada. 'igra (.,. Procso d 5avonado

)as siguientes im$genes muestra cómo se debe de +acer el filtrado en nuestro caso: 'igra (.. 'il!rando disolcions n 5a5l 4il!ro

Se utili#ó esta técnica de filtrado por gravedad para no aumentar los costes a la empresa, ya que en la técnica de filtrado al vacío es necesario utili#ar una bomba de succión. 71

'tra manera de medir si la concentración del desengrasante es la adecuada o la disolución est$ bastante contaminada, es midiendo el p( de la ésta con un =p(Ametro> o con =papel indicador %niversal de p(>. En este caso si el p( est$ por debajo de ; o por encima de 03, significa que est$ para cambiar.

". SE*UNDA CU"A A*UA DESTI+ADA# El agua destilada se utili#a para limpiar la pie#a de los posibles restos del producto químico utili#ado en la cuba anterior.

".I. MEDIDAS DE CONTRO+ DE +AS DISO+UCIONES PARA E+ "UEN 'UNCIONAMIENTO En esta cuba la medida de control aplicable sería medir el p( del agua y si dista muc+o 1menos de < y m$s de 95 cambiar el agua destilada.

C. TERCERA CU"A ACONDICIONADOR "+AC'AST 1# El acero endurecido y la fundición no necesitan acondicionador, pero para la mayoría de los aceros y especialmente el acero dulce, la utili#ación de 8)acFfastA0 produce una superficie +omogénea lista para el pavonado. 7espués de desengrasar 1y decapar si es necesario5 los aceros est$n limpios, pero normalmente tienen variaciones en su superficie que, si no son tratadas pueden dar como resultado superficies mal pavonadas. C.I. CARACTERIKACIÓN DE +OS DE'ECTOS /UE APARECEN EN +AS PIEKAS PA)ONADAS parecen #onas pavonadas con un color m$s claro 1color a#ulado5. Idn!i4icaci7n d las casas 5ara cada !i5o d d4c!o. %na de las causas de este defecto es el sobreAacondicionamiento de las pie#as, ya que las pie#as no deben de estar m$s de 0 sumergidas en la disolución de 8lacFfast 0 acondicionador. C.II. DE'INICIÓN E IMP+EMENTACIÓN DE MEDIDAS CORRECTORAS )as pie#as deben de estar sumergidas dentro de la cuba del acondicionamiento no m$s de 0, en nuestro caso />. "ara que no se produ#ca un sobreacondicionamiento de las pie#as. Evalaci7n d la 4icincia d las mdidas corrc!oras : cam$ios. Sumergir las pie#as m$s de 0 minuto en la disolución de acondicionado es negativo para el resultado del pavonado de las pie#as, en nuestro caso con sumergirlas / apro!imadamente, conseguimos un acondicionamiento óptimo de las pie#as. 72

C.III. MEDIDAS DE CONTRO+ DE +AS DISO+UCIONES PARA E+ "UEN 'UNCIONAMIENTO @edida de control de la disolución del acondicionado: ada 3 o L semanas retirar un 0/6 de la disolución contenida en la cuba y rellenar con disolución nueva. "or otra parte, al igual que en la disolución de desengrasante, si en el fondo de la cuba +ay restos de materia, es conveniente vaciar y filtrar la cuba 1mismo método que en la cuba de desengrasante5. ambiar la disolución si al pavonar las pie#as aparecen #onas con manc+as a#uladas, esto quiere decir que la concentración del acondicionador ya no es la adecuada. 'tra manera de medir si la concentración del acondicionador es la adecuada o la disolución est$ bastante contaminada, es midiendo el p( de la disolución con un =p(A metro> o con =papel indicador %niversal de p(>. En este caso si el p( est$ por debajo de 0, o por encima de L, significa que est$ para cambiar la disolución. 'igra (.. Scidad d5osi!ada n l 4ondo d la c$a

D. CUARTA CU"A A*UA DESTI+ADA# El agua destilada se utili#a para limpiar la pie#a de los posibles restos del producto químico utili#ado en la cuba anterior. 73

E. /UINTA CU"A SO+UCIÓN PA)ONADORA DE 6IERRO  ACERO "+AC'AST 1F1# Esta disolución de 8lacFfast 090 pavonar$ químicamente fundición, +ierro y aceros a temperatura ambiente 15. )a capacidad de pavonar puede verse afectada de forma adversa si las temperaturas son inferiores a 0<. )as preparaciones de las pie#as a pavonar deben ser llevadas a cabo utili#ando varios pasos que incluyen decapado, desengrasado y acondicionado, seguidos con un yaclarado con abundante %na ve#lasla superficie químicamente limpia acondicionada 1si es agua. necesario5, pie#as seest$ sumergen en la disolución de 8lacFfast 090. E.I. CARACTERIKACIÓN DE +OS DE'ECTOS /UE APARECEN EN +AS PIEKAS PA)ONADAS parecen #onas pavonadas con un color m$s claro 1color a#ulado5. Idn!i4icaci7n d las casas 5ara cada !i5o d d4c!o. Esto puede ser debido al mal estado de la disolución y a que la disolución del pavonado esta demasiada concentrada. 'tra de las causas es que las disoluciones est$n +ec+as con agua mineral en ve# de con agua destilada. E.II. DE'INICIÓN E IMP+EMENTACIÓN DE MEDIDAS CORRECTORAS ACeali#ar test de valoración de la disolución de pavonado para saber la concentración de la cuba, no a*adir m$s 8lacFfast 090 si no es necesario. "or m$s concentrada que esté la disolución no pavonar$ mejor, todo lo contrario, aparecer$n #onas mal pavonadas. A%tili#ar agua destilada en ve# de agua mineral para que las posibles sales y los compuestos sulfurados que pueda contener esta agua no afecten al pavonado de la pie#a. Evalaci7n d la 4icincia d las mdidas corrc!oras : cam$ios . (acer bien el test de valoración, ya que se +a detectado en  ocasiones concentraciones inapropiadas por e!ceso o por defecto de la disolución de pavonado. "roporcionar$ una mejora en el pavonado de las pie#as, ya que una concentración menor o mayor de la disolución conlleva a un mal pavonado. %tili#ar agua destilada en ve# de agua mineral en las disoluciones nos permite una mayor eficiencia en el pavonado debido a'igra que el agua mineral contiene sales y compuestos sulfurados que (.G. Pizas 5r4c!amn! 5avonadas afectan negativamente al pavonado.

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E.III. MEDIDAS DE CONTRO+ DE +AS DISO+UCIONES PARA E+ "UEN 'UNCIONAMIENTO @edida de control de la disolución del pavonado: ontinuar +aciendo una valoración $cidoAbase con verde de 8romocresol como indicador. Seguir mismos pasos reali#ados +asta a+ora. )a valoración $cidoAbase con verde de 8romocresol consiste en e!traer 0/ml de la disolución del pavonado y a*adir 3 gotas de este indicador. )uego se va a*adiendo &a'( 1Sosa5, a la ve# que se agita, +asta que vuelve a su color srcinal. Si son a*adidos / m) de sosa, significa que la concentración de la disolución es correcta, si por el contrario se a*ade menos, por cada m) menos se debe de a*adir 06 de la disolución pura del pavonado. "or otra parte, si se observa que una ve# pavonada la pie#a, sobre su superficie +ay depositados de materia 1color el blanqui#co5, es conveniente la cuba vaci$ndola yrestos filtr$ndola utili#ando mismo método que en limpiar las cubas de desengrasante y acondicionador. )uego limpiar la cuba del mismo modo que las dem$s. 'tra manera de medir si la concentración del pavonado es la adecuada o la disolución est$ bastante contaminada, es midiendo el p( con un =p(Ametro> o con =papel indicador %niversal de p(>. En este caso si el p( no est$ comprendido entre 3AL 1p( muy $cido5 apro!imadamente, significa que est$ para cambiar.

'. SEJTA CU"A A*UA DESTI+ADA# El agua destilada se utili#a para limpiar la pie#a de los posibles restos del producto químico utili#ado en la cuba anterior.

*. SPTIMA CU"A ACEITE 6IDRÓ'O"O MEDIO "+AC'AST F((# 7espués del aclarado en agua justo después del ba*o en 8lacFfast 090, las pie#as pavonadas deben de ser sumergidas en un tanque de aceite +idrófobo durante 0/ minutos. )uego se debe de sacar del ba*o y dejar secar al aire durante L minutos. Este procedimiento asegura que toda el agua sea eliminada de la superficie del componente y establece una barrera de 75

protección contra la corrosión sobre la capa pavonada. El agua sobrante de las pie#as se depositar$ en el fondo de la cuba debido a que su densidad es superior a la del aceite. Esta agua se debere de e!traer periódicamente. *.I. DE'INICIÓN E IMP+EMENTACIÓN DE MEDIDAS CORRECTORAS En la séptima cuba dónde se sumergen las pie#as en el aceite +idrófobo 1con 8lacFfast 9335, las pie#as deben de estar 0/ minutos sumergidas en este aceite para darle consistencia al pavonado y para eliminar la totalidad del agua que pueda estar en la superficie de las pie#as, ya que esta agua podría o!idar la pie#a. "osteriormente deben de estar L minutos sec$ndose al aire, todo esto antes de limpiar el aceite con un trapo seco y limpio. 'igra (.F. Pizas sc=ndos

(. DIA*RAMA DE '+U&O DE+ PROCESO 76

(.H USOS  AP+ICACIONES

77

•

)os aceros pavonados son c+apas laminadas en frío que +an sido sometidas a un proceso de o!idación mediante recocido en una instalación especial para obtener una capa superficial de magnetita 1Je3/L5 de espesor muy reducido 1m$!. 0 ]m5.

•

)as c+apas de acero pavonado ofrecen protección contra la corrosión en pie#as cuyas superficies no pueden ser tratadas por los procedimientos cl$sicos de recubrimiento 1pintura o recubrimientos met$licos5.

•

)a capa de magnetita resiste operaciones de plegado y embutición moderadas.

•

)a superficie de la c+apa se caracteri#a por su limpie#a y mantiene sus atractivas propiedades estéticas durante la fase de almacenamiento.

)as aplicaciones m$s frecuentes de este tipo de materiales son: •

)os aceros pavonados son ideales para la fabricación de placas de repostería, ya que proporcionan una protección contra la corrosión en pie#as cuyas superficies no son aptas para tratamiento con alguno de los procedimientos cl$sicos de recubrimiento.

•

Dubos de estufas.

•

%sos que requieran el contacto con alimentos, salvo fabricación de envases.

•

@oldes de repostería y pastelería.

•

"lacas para +orneado.

•

Cevestimiento de +ornos de panadería a escala industrial.

I). CONC+USIONES 78

•

El proceso de galvani#ado alarga la vida til del acero, +aciendo de esta forma, que se le considere un proceso económico.

•

En el proceso de galvani#ado el cloruro amónico diluido en agua funciona como catali#ador para luego fijar el #inc con mayor eficiencia.

•

Se considera al proceso de galvani#ado, como el método m$s eficiente en la protección contra la corrosión de puentes de acero.

•

El cromado va acompa*ado, previamente, del niquelado y el cobreado para obtener una óptima calidad del material.

•

En el galvani#ado, el proceso de desengrase puede ser llevado a cabo con agua caliente o soluciones salinas específicas.

•

El cromado es considerado como un proceso poco económico, pero de muc+a efectividad.

). RECOMENDACIONES 79

•

Se recomienda que después del desengrasado y el decapado en el galvani#ado +aya un enjuague para evitar el arrastre de impure#as.

•

En el proceso de galvani#ado se deben usar materiales met$licos bien resistentes que soportaran cada pie#a a galvani#ar.

•

En el proceso de cromado se deben de usar los ba*os %8 ya que estos son los recomendados.

)I. "I"+IO*RA'-A •

&4CCEDE C@ICER, srael.)ir!alizaci7n d la Asigna!ra d Corrosi7n : Dgradaci7n d Ma!rials. Desis de ingeniería. Estado de (idalgo. %niversidad utónoma del Estado de (idalgo. //L.

•

@CI 7E) C@E&, ndrade y SE8SD[& JE)%, @atas. Corrosi7n : Pro!cci7n M!=licas. @adrid. Editorial S. 4ol. . 0;;0.

80

•

D'CCES 'SD, ndrés, "CER Q%C'R, \osé, C@ICER CE&DCI, ugusto y @CDI&ER @7C7, @iguel.Es!dio d la Corrosi7n n "arras d Acro Ino9ida$l n Concr!o Con!aminado 5or Clorros Cando s A5lican Es4rzos Rsidals. Secretaría . de Comunicaciones y Transportes del Instituto Mexicano del Transporte 4ol. 9G: 0 a L. Setiembre //<.

•

%@SSAJ%)D7 7E E&S B DE&')'?I. Clasi4icaci7n d los ma!rials 5ara man4ac!ra . 7isponible en: +ttp:HHmaterias.fcyt.umss.edu.boHtecnoAH"7JHcapA0G.pdf. artículo heb. onsultada el 9 de febrero del /0G.

•

"E7CR, 4íctor. Rsis!ncia a la Corrosi7n d los Acros Ino9ida$ls. Centro Nacional para el Desarrollo del cero Inoxidable . 4ol. :  a 0/. @ar#o //3.

•

C8'&E)) 7'@E&E(, )lorenc. Procso d Pavonado Con!ra la Corrosi7n 5ara AcrosL 6irro : 'ndici7n0 O5!imizaci7n d los Par=m!ros =ra Morar Dic8o Procso. Desis de ingeniería. lcoy. %niversidad "olitécnica de 4alencia. /0.

•

CE)'C @DD). Acros 5avonados. 7isponible en: +ttp:HHindustry.arcelormittal.comHcatalogueH80HES. artículo heb. onsultada el: 0G de febrero del /0G.

•

S. 7%JJ, ?ustavo. %na mirada a la degradación de los materiales. 7isponible en: +ttp:HHhhh.cab.cnea.gov.arHiedsHimagesHe!trasH+ojitasconocimientoHmat erialesHpag<duffodegradmater.pdf. articulo heb. onsultada el: 9 de febrero del /0G.

)II. ANEJOS A.1. "asividad A.%. orrosión intergranular de ceros no!idables

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