CORROSION EN CERAMICOS Y VIDRIOS Los procesos procesos de corrosión corrosión en cerámicos cerámicos no están tan claramente claramente definidos definidos como en el caso delos delos metales. En la literatra la información poco precisos tales como corrosión por disolción" de$radación" des$aste" so!re corrosión de cerámicos" se presenta en t#rminos poco precisos etc. El estdio de teor%as & t#cnicas de la corrosión de metales" sin especificar n metal en particlar" momento" particlar" no pede" por el momento" reali'arse para el caso de los cerámicos. La inmensa (ariedad de cerámicos" ss di(ersas estrctras & estados de compactación" & la $ran esi(os" )ace m& dif%cil pensar en *e se peda cantidad cantidad de sos & am!ientes am!ientes a$r esi( peda constrir constrir na teor%a $enerali'a $enerali'adora dora so!re la corrosión corrosión de cerámicos. En este caso se cae ine(ita!lemente en la descripción espec%fica de cada material. +. n cerámico con caracter%sticas ácidas tiende a ser atacado por n medio de carácter carácter !ásico ,por e-emplo los cerámicos a !ase de SiO" *e es ácido" son atacados por solciones de NaO/0. Lo mismo se aplica a la in(ersa" n cerámico !ásico ,M$O0 es atacado en contacto con medios ácidos1 . la presión la presión de (apor de materiales co(alentes es" $eneralmente" más alta *e la de materiales iónicos &" por por lo tanto" dic)os materiales tienden a e(aporarse o a s!limar más rápidamente1 2. los materiales iónicos tienden a ser sol!les en sol(entes polares" en tanto *e los materiales materiales co(alentes lo son en sol(entes no polares1 3. la sol!ilidad de sólidos en l%*idos amenta al amentar la temperatra.
En $eneral se cree *e los cerámicos refractarios & estrctrales son inertes o resistentes a la corrosión en comparación con los metales. Esto es" relati(amente cierto a temperatra am !iente o a temperatras por de!a-o de los +445C en am!ientes secos. Cando la temperatra amenta la de$radación de los mismos comien'a a acelerarse rápidamente. La de$radación de estos cerámicos por cerámicos por corrosión es n mecanismo comple-o *e in(olcra s disolción" penetración & difsión de sstancias a$resi(as a tra(#s de !ordes de $rano o del seno del material. 6am!i#n peden presentar presentar corrosión !a-o tensiones. tensiones. 6odos estos pr ocesos ocesos in(olcran reacciones de o7idorredcción incl&endo fenómenos de a!sorción" a!sorción" desorción & transporte de masa. 6odo esto )ace imprescindi!le *e se cente con na definición e7)asti (a del material !a-o estdio. Esto incl&e s este pnto )a& *e resaltar *e los cerámicos refractarios & los estrctrales microestrctra & ss caracter%sticas caracter%sticas sperficiales sperficiales.. En este pnto diferentes fases presentes0 peden peden tener $randes diferencias entre s%. 8oseen diferentes te7tras ,distri!ciones espaciales de las diferentes presentes0 con refractarios son" en realidad" sólidos mlticomponentes con diferentes $rados tama9os *e (an desde 4"44+ a +4 mm. Los cerámicos refractarios de pre'a de pre'a & con (ariados $rados de cristalinidad ,en al$nos casos contienen contienen )asta fases amorfas0. amorfas0. 8eden tener tam!i#n na (asta dis%mi les ,esf#ricos" planos" alar$ados0" al$nos con distri!ción de tama9os de $rano ,desde 4"44+ a +4 mm0 con morfolo$%as m& dis%miles poseedor es porosidad a!ierta en oposición a los cerámicos m& alta anisotrop%a" anisotrop%a" lo *e los )ace )ace poseedor es de na porosidad cerámicos estrctrales los cales cales tienen $ranos más pe*e9os" lo *e los )ace )ace más pros & densos. La porosidad es n parámetro parámet ro m& importante para la te7tra final del cerámico. 8ara la ma&or%a de los cerámicos re fractarios (a del +; al <4=>4; dependiendo del so. La estrctrales" la porosidad porosid ad es : ;" mientras *e para los refractarios porosidad es consecencia del proceso *e se tili'a en s fa!ricación ,condiciones de sinteri'ación & tama9o de par t%clas t%clas part%c las m& finas pes se re*ieren materiales densos para tili'adas0. 8ara los cerámicos estrctrales se tili'an part%clas optimi'ar las propiedades mecánicas. 8ara los cerámicos refractarios lo *e se !sca es !ena resistencia al c)o*e t#rmico & al cam!io de (olmen. 8ara am!as clases de cerámicos se re*iere !ena resistencia a la corrosión.
El estdio de la corrosión de este tipo de cerámicos comple-os teniendo en centa el amento e7ponencial de la reacti(idad de los sólidos con la temperatra" es imposi!le" por el momento" a tra(#s de na teor%a $eneral.
Los principales pro!lemas de corrosión de los cerámicos se presentan en lo *e se conoce como ata*e por l%*idos" especialmente a temperatras ele(adas como por e-emplo en los )ornos cerámicos de la fa!ricación de (idrios. En canto al ata*e por solciones acosas" es de $ran a&da para comprenderla el so En la fndición de metales" el so de cerámicos es de $ran importancia. Las indstrias del acero & de los metales no ferrosos consmen" apro7imadamente" el >4; de los r efractarios efractarios prodcido en la actalidad. actalidad. La reacti(idad reacti(idad de los metales fndidos con
CORROSION DE CERAMICOS CRIS6ALINOS Los ó7idos tales como la s%lice ,SiO0 & la al?mina ,Al O20 no presentan pro!lemas de o7idación por estar &a o7idados. La
principal limitación de estos compestos como ma teriales de constrcción para altas temperatras" está en ss altos coeficientes de e7pansión" lo *e los )ace poco resistentes a $randes cam!ios de temperatra. La resistencia a la o7idación de los nitrros no es ele(ada" pero pede ele(arse de!ido a la formación de capas de ó7ido protectores de al$nos de ss componentes@ el nitrro de silicio" de!ido a la formación de na pel%cla sperficial de s%lice" soporta temperatras de )asta +.<445C sin de$radarse. El car!ro de silicio es el ?nico car!ro *e pede ser sado )asta temperatras de +.2445C A +.445C sin de$radarse. Los demás car!ros presentan !a-a resistencia a la o7idación. Los !orros presentan na !ena resistencia a la o7idación.
Los siliciros tienen na !ena resistencia a la o7idación" especialmente el disiliciro de moli!deno ,MoSi0 *e pede sarse como elemento calefactor en aire )asta
+.B445C.
El car'o no es atacado a temperatra am!iente por los ácidos clor)%drico" n%trico o slf?rico ,pero como todos los compestos de s%lice" es atacado por el ácido flor)%drico0" pero es atacado" an*e lentamente" por solciones alcalinas. A temperatras ele(adas el car'o es atacado por solciones de NaO/" O/" NaCO2" silicatos de sodio & solciones de !óra7. Los car!ros & nitrros de metales de transición son *%micamente esta!les a temperatra am!iente pero mestran al$?n ata*e en solciones concentradas de ácido.
CORROSION DE VIDRIOS Los materiales (idrios se corroen" principalmente" por la acción de medios acosos. En $eneral los (idrios con alto contenido de s%lice" as% como los !asados en alminosilicatos o !orosilicatos" mestran e7celente resistencia a la corrosión a na (ariedad de medios corrosi(os En solciones acidas el ata*e de los (idrios más sscepti!les se prodce por intercam!io de los metales del (idrio con los protones del medio corrosi(o. Los (idrios son m& frá$iles. 8or n $olpe" el (idrio se rompe. Este proceso de rptra comien'a con la aparición de fisras *e se propa$an a (elocidades cercanas a las del sonido. 8ero tam!i#n es frecente en al$nos (idrios fisrarse en forma lenta. Si el material está sometido a tensiones de tracción" & si )a& n medio corrosi(o adecado" la fisración se acelera. El fenómeno es conocido como corrosión !a-o tensión" & el medio corrosi(o más com?n es el a$a. Los (idrios son sscepti!les" al i$al *e los metales" a la corrosión !a-o tensión. no de los mecanismos propesto para la fisración es a tra(#s de la rptra del enlace Si=O en el (idrio. En n am!iente seco" esta rptra re*iere na ener$%a ,na fer'a0 considera!le. En cam!io" en presencia de a$a" este esfer'o dismin&e ,dismin&e la ener$%a necesaria romper el enlace Si=O0 de!ido a la reacción *%mica de la s%lice con el a$a" *e tam!i#n prodce la rptra de niones.
8REVENCION DE LA CORROSION 8ara minimi'ar la corrosión de los cerámicos es necesario@ seleccionar n material adecado para el so re*erido" reali'ar mantenimiento de las pie'as periódicamente" reali'ar controles para (erificar *e la de$radación est# dentro de los (alores tolera!les. La selección del material adecado incl&e la selección de s porosidad & s te7tra *e pede ser me-orada de acerdo a los re*erimientos. Los cerámicos estrctrales re*ieren menor porosidad *e los refractarios.
8ero" no sólo el porcenta-e de la porosidad es importante sino tam!i#n la distri!ción del tama9o de los poros para minimi'ar la penetración & disolción de los cerámicos. Esto se lo$ra modificando los parámetros de los procesos de fa!ricación como la pre'a del material del cal se parte para formar los cerámicos. 6am!i#n se pede modificar la composición del l%*ido o medio a$resi(o para re$lar las caracter%sticas de corrosi(idad & mo-a!ilidad de los mismos. 8or ?ltimo" se pede c!rir la sperficie de los cerámicos con rec!rimientos de sacrificio o con (itrificadores *e impiden la penetración del medio a$resi(o & la posterior de$radación del cerámico. 8ara minimi'ar la disolción *%mica de la matri' cerámica se pede modificar s com posición amentando la pre'a *%mica de los materiales *e la forman & as% disminir la corrosión de!ida a las impre'as se$re$adas.
8ara redcir la o7idación de los cerámicos se tili'an a$re$ados de antio7idantes a la me'cla inicial *e resltan e7itosos en mc)os casos ,car!ono $rafito0. 6am!i#n se san rec!ri mientos *e impiden la o7idación de la sperficie del cerámico" a la (e' de impedir la penetración de las sstancias corrosi(as.
CORROSION EN MATERIALES NO METÁLICOS INTRODUCCIÓN Las características corrosivas de ciertos productos y medios constituyen un riesgo para los bienes materiales y las personas. Desde la perspectiva industrial, la corrosión de los materiales es una causa de accidentes frecuentes y por tanto es de interés conocer los fenómenos y formas de prevención de éstos así como evitar reducciones en la vida de equipos y estructuras. DEFINICIÓN Y CONCEPTOS GENERALES En su más amplio sentido, corrosión es un ataque que experimentan los metales, por la acción del medio en que se utilian !atmósfera, terrenos, agua, etc.", verificándose en el proceso reacciones químicas o electroquímicas. #e considera ácido a aquella sustancia capa de liberar un ion $idrógeno !%&", también conocido como protón, y base es aquella sustancia que lo acepta en su estructura química. Existe una escala que está limitada entre los valores de ', como máximo de acide, y (), como mínimo de basicidad, denominada p%. La corrosión tiene lugar porque $ay una diferencia de potencial entre ob*etos que se conectan eléctricamente y la consecuente pérdida de iones del metal en el ánodo dan como resultado la corrosión. En el proceso deben darse cuatro elementos esenciales. +odos deben estar presentes para que la corrosión tenga lugar. Estos elementos son - n electrolito que es un conductor no metálico en el que la corriente es transportada por el movimiento de iones - n ánodo - n cátodo - na conexión entre ánodo y cátodo.
PRODUCTOS CORROSIVOS / Ácidos #on los de mayor importancia. #e agrupan en tres tipos dependiendo de su actividad corrosiva 0cidos fuertes. 1onian rápidamente. 0cidos débiles. 2o ionian rápidamente. 0cidos oxidantes. 1onia rápidamente y posee la cualidad de acelerar el proceso de corrosión participando en la reacción catódica.
● Álcalis
#u efecto corrosivo es menor que el de los ácidos. El factor más importante causante de la actividad corrosiva es el ion $idrógeno que se encuentra ausente o en ba*a concentración en los álcalis. La reacción más frecuente en su proceso de corrosión es la formación de compuestos comple*os, donde el metal corroído se convierte en parte del anión y pueden formarse sales dobles, básicas o $idróxidos dobles. Los ataques de corrosión en los álcalis están localiados. / Sales
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#eg3n el tipo de sal reaccionarán de una u otra forma con los metales. #e clasifican, dependiendo de su reacción al disolverse con agua en 2eutras 2eutras de oxidación 0cidas 0cidas de oxidación 4ásicas 4ásicas de oxidación La corrosividad de las soluciones acuosas de las sales depende de la concentración de la sal, la presencia de agentes oxidantes, de la solubilidad de productos de corrosión y la temperatura. Las más corrosivas son las sales ácidas, ácidas de oxidación y básicas.
● Az!"e # ss co$%es&os El aufre puede combinarse directamente con los metales y el $idrógeno. En su forma soluble, se encuentra como $idrógeno sulfurado, dióxido de aufre o trióxido de aufre. El dióxido de aufre es el más activo, como producto corrosivo en la atmósfera.
● 'al"os +ienen una elevada afinidad electrónica de a$í que sean altamente reactivos. #u corrosividad aumenta con la presencia de $umedad, a temperatura ambiente. El más reactivo es el fluoruro. / Co$%es&os o"()*icos
Estos tipos de compuestos no suelen ser corrosivos activos. #u acción corrosiva va asociada con la de los contaminantes orgánicos. #u ba*a actividad corrosiva se debe a que no se ionian rápidamente en soluciones acuosas para producir ácidos o bases. 2o son oxidantes y son poco electrolíticos. Los compuestos orgánicos de mayor actividad corrosiva son los ácidos orgánicos, los an$ídridos y alde$idos, los compuestos $alogenados y los compuestos con aufre.
● Gases #i están secos, los gases no son corrosivos a temperatura ambiente. #in embargo, a altas temperaturas son corrosivos, a excepción de los gases nobles. •
Me&ales l+,idos La acción de los metales líquidos no implica ninguna reacción química. La importancia del ataque depende de la solubilidad del metal sólido atacado en el metal líquido y del grado de la disolución.
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Sales licadas #u corrosividad aumenta con el tiempo pues se transforman en sales oxidadas con impureas metálicas
