CORROSIÓN EN LOS MATERIALES Y SUS FORMAS DE CORROSIÓN Melisa Baller 1, Richard A. Mallama 2 , Daniel F. Torres 3
La corrosión es el fenómeno, por el cual es deteriorado un material, por consecuencia de una interacción con su entorno, a través de reacciones electroquímicas y esta tiende a buscar su forma más estable. [3] Es conveniente clasificar la corrosión en sus diferentes formas, con el fin de entender y diferenciar cada una de ellas; este fenómeno es clasificado en ocho formas que involucra tres tipos de materiales, como lo son; los polímeros, los metales y los cerámicos. [3]
CORROSIÓN EN LOS METALES La mayor parte de la corrosión de los materiales trata sobre el ataque químico de los metales, el cual ocurre principalmente por ataque electroquímico, ya que los metales tienen electrones libres que son capaces de establecer pilas electroquímicas dentro de ellos mismos. Las reacciones electroquímicas exigen un electrolito conductor, cuyo soporte es habitualmente el agua. De aquí que en ocasiones se le denomine corrosión acuosa. Muchos metales sufren corrosión en mayor o menor grado por el agua y la atmósfera. Los metales también pueden ser corroídos por ataque químico directo procedente de soluciones químicas. [9] Otro tipo de degradación de los metales que sucede por reacción química con el medio, es lo que se conoce como corrosión seca, que constituye en ocasiones una degradación importante de los metales especialmente cuando va acompañado de altas temperaturas. [9]
CORROSIÓN EN POLIMEROS Y CERAMICOS Los materiales no metálicos como las cerámicas y los polímeros no sufren el ataque electroquímico pero pueden ser deteriorados por ataques químicos directos. Por ejemplo, los materiales cerámicos refractarios pueden ser atacados químicamente a altas temperaturas por las sales fundidas. Los polímeros orgánicos pueden ser deteriorados por el ataque químico de disolventes
orgánicos. El agua es absorbida por algunos polímeros orgánicos, provocando en ellos cambios dimensionales o en sus propiedades. La acción combinada de oxígeno y radiación ultravioleta es susceptible de destruir algunos polímeros, incluso a temperatura ambiente. [9]
TIPOS DE CORROSIÓN: CORROSIÓN UNIFORME Este tipo de corrosión es el más común, es caracterizado por una reacción electroquímica que sucede uniformemente, en donde la superficie del material se expone a dicha reacción. Esta forma de corrosión presenta una perdida metálica en la estructura, cuyo espesor estará determinado, por la velocidad con la que es producido el ataque y el tiempo de exposición al medio agresivo. [1] El ataque uniforme, es considerado el más grande causante de la destrucción de metal. Por otra parte, la corrosión uniforme es la forma más fácil de medir, por lo que las fallas inesperadas pueden ser evitadas simplemente por inspección regular. [2] Un claro ejemplo de la corrosión uniforme, es cuando una pieza de acero o zinc es sumergida en H2SO4 (ácido sulfúrico diluido), disolviéndose a una determinada velocidad en toda su superficie, en donde una capa fina de hierro muestra el grado de oxidación del material corroído. [3]
CORROSIÓN GALVANICA La corrosión galvánica se presenta, cuando dos metales diferentes en contacto o conectados por medio de un conductor eléctrico, son expuestos a una solución conductora. En este caso, existe una diferencia en potencial eléctrico entre los metales diferentes y sirve como fuerza directriz para el paso de la corriente eléctrica a través del agente corrosivo, de tal forma que el flujo de corriente corroe uno de los metales del par formado. Mientras más grande es la diferencia de potencial entre los metales, mayor es la posibilidad de que se presente la corrosión galvánica observando que este tipo de corrosión sólo causa deterioro en uno de los metales, mientras que el otro metal del par casi no sufre daño. [2]
El ataque galvánico puede ser uniforme y localizado en la unión entre aleaciones, dependiendo de las condiciones. La corrosión galvánica puede ser particularmente severa cuando las películas protectoras de corrosión no se forman o son eliminadas por erosión. [4] Esta forma de corrosión es la que producen las celdas galvánicas. Sucede que cuando la reacción de oxidación del ánodo se va produciendo, hay un desprendimiento de electrones de la superficie del metal que actúa como el ánodo y así se va produciendo un desalojo constante de material desde la superficie del metal. [4] En la corrosión galvánica, el metal menos resistente, es decir el que más rápido se corroe se denomina ánodo y el metal más resistente, es decir el que tarda más tiempo en corroer es denominado cátodo como se puede observar en la (figura 1). [3]
Figura 1. Celda galvánica [3]
El cual la eficiencia de una celda electroquímica es establecida por el potencial de celda o FEM (Fuerza electromotriz) que se halla de la diferencia entre los potenciales de los electrodos (Ánodo y Cátodo) que por convención, el potencial es asociado con cada electrodo y se elige dependiendo del tipo de reacción que ocurra, siendo reducción u oxidación como se puede observar en la (figura 2).
Figura 2. Potencial estándar de reducción [5]
Las celdas galvánicas constituyen la mayor parte de la corrosión galvánica; esta forma de corrosión es provocada también por diferentes factores como:
Factores ambientales: El tiempo en el que se ven expuestos los metales a el ambiente determina el grado de oxidación de estos, esta degradación es producida por la atmosfera en donde el oxígeno es un agente oxidante provocando que el material menos resistente (ánodo) se oxide primero y el más resistente (cátodo) lo haga luego.
Efectos de área: Otro aspecto importante es el área del ánodo y del cátodo, en donde el área de contacto o sitios activos en los empieza a oxidar es cien o mil veces mayor en el ánodo que en el cátodo cuando los dos son iguales en tamaño [3]. Para la prevención de la corrosión galvánica se tiene en cuenta los siguientes aspectos:
Seleccionar adecuadamente la combinación de los metales en las celdas.
Evitar la elección de un ánodo pequeño y un cátodo largo.
Aislamiento de metales distintos.
Aplicar revestimientos e inhibidores para evitar la oxidación también producida por el ambiente Diseño para reemplazar ánodos así como también la elaboración de los
mismos con una capa más gruesa para una mayor vida útil.
Instalar un tercer metal que actué como ánodo para que este se corroa y no los otros dos metales también usados en la celda galvánica.
La corrosión galvánica no solo presenta problemas si no por el contrario es aplicable en varias técnicas como lo son:
Protección catódica: Es simplemente la protección de una estructura metálica por medio del revestimiento de otros metales como zinc.
Limpieza de plata: limpieza de los cubiertos en el frotando con un abrasivo, esto elimina la plata y es particularmente malo para la placa de plata, porque las planchas se quita con el tiempo. U n método muy usual es colocar la plata en un recipiente de aluminio que contiene agua y bicarbonato de sodio, que al ponerse en contacto la plata y el aluminio provoca el sulfuro de plata que reduce la plata en un alto grado. [3]
CORROSIÓN POR PICADURA Esta se presenta por la formación de orificios en una superficie que aún no ha sido atacada. La forma de una picadura se debe al avance de la misma, para reducir la corrosión por picadura es necesario una superficie totalmente limpia y homogénea. La corrosión por picadura es un proceso muy lento que puede llevar meses e incluso algunos años. [2] Existen más métodos para la formación de la picadura en placas metálicas, y una de ellas es cuando el metal está totalmente expuesto a un electrolito no uniforme, proporcionando agujeros y orificios en las tuberías o placas metálicas observar (figura 3). [6]
Figura 3. Corrosión por picadura de una placa metálica [6]
CORROSIÓN INTERGRANULAR Esta corrosión se presenta debido a un deterioro por corrosión localizada a los límites de los gránulos de una aleación metálica. Normalmente este tipo de corrosión se produce cuano el carburo de cromo se precipita en los limites de los granulos, durante el proceso de soldadura o en relacion con un tratamiento termico insuficiente. Por lo tanto una muy pequeña parte alrrededor del contorno de los granulos podria, consumir el cromo y hacerse menos resistente a la corrosión que el resto del material. [8] Esta forma de corrosión se asocia generalmente con efectos de segregación química o fases de precipitado en los limites del grano. Tal precipitación podria producir zonas de menor resistencia a la corrosión de las inmediaciones. [8]
CORROSIÓN POR GRIETAS O FISURAS Esta forma de corrosión es caracterizada por un intenso ataque localizado en grietas expuestas, este mecanismo esta asociado al estancamiento de pequeños volumenes de solución causados por perforaciones en empaquetadoras o también posibles defectos superficiales. [6]
El mecanismo basico de corrosión por grietas, considera un metal en contacto con una solución salina en presencia de oxígeno. En este metal se produce la disolución y la reducción de oxigeno e hidróxido. Oxidación:
Reducción:
ANALISIS CORROSIÓN UNIFORME CORROSIÓN GALVÁNICA CORROSIÓN DE PICADURA Los agujeros formados en las placas metalicas, empiezan en aquellos lugares donde hay un aumento de la velocidad de corrosión. También se observa que en este tipo de corrosión existen variaciones y diferencias entre las concentraciones de iones y del oxígeno, estos crean un tipo de celda de concentración en donde se origina la perforación del metal. La corrosión por picadura se ve como un proceso autocatalizado, ya que al promover la perforación esta comienza a crecer. El medio en el cual es promovida esta corrosión tiende a agotar los reactantes catódicos como el oxígeno, lo que conlleva a que las reacciones catódicas se desarrollen en otras partes de la superficie del metal expuesto en donde se ve que hay mayor concentración de reactantes.
CORROSIÓN INTERGRANULAR El ataque de este tipo de corrosión está directamente relacionado con la segregación de elementos químicos o la formación de un compuesto en la frontera.
Esta corrosión básicamente es producida por un ataque preferencial en la fase límite del grano. Al producirse esta corrosión las propiedades mecánicas de la estructura se verán totalmente afectados.
CORROSIÓN POR GRIETAS O FISURAS De las reacciones llevadas a cabo en este tipo de corrosión se puede observar que, cada electrón producido en la reacción de oxidación es consumido por el oxígeno mediante una reacción de reducción. Por otro lado por cada ion metálico que ingresa a la solución se produce un ion de hidroxilo. En la reacción y en este tipo de corrosión hay un agotamiento del oxígeno, el cual tiene una influencia indirecta muy importante, la cual aumenta proporcionalmente al tiempo de exposición del metal con el electrolito, después del agotamiento de oxígeno, se detiene la reacción de reducción y la disolución del metal continua. Esta tiende a producir un exceso de carga positiva en la solución.
BIBLIOGRAFIA [1] PDF Tipos de corrosión Universidad Técnica de Machala. Tomado el 14 de febrero del 2014 [2] PDF Fundamentos básicos de corrosión II (aspectos generales de la corrosión y formas de corrosión) Tomado el 14 de febrero del 2014 [3] [4]Formas de corrosión: http//quimicaparaingenieria.blogspot.com/2012/12/tiposdecorrosión.com Tomado el 14 de febrero del 2014 [5] Generalidades de la corrosión: http//www.textoscientificos.com/química/corrosión/tipos.com Tomado el 14 de febrero del 2014
[6] PDF Tipos de corrosión y de superficies corroídas en metales Tomado el 14 de febrero del 2014 [7] Pitting o corrosión por picadura: http//www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm12/pfcm1212_4_3.html. Tomado el 14 de febrero del 2014 [8] Corrosión intergranular: http//www.nace.org/corrosión-central/corrosión-101/intergranular-corrosion/ Tomado el 14 de febrero del 2014 [9] PDF Fundamentos de corrosión y protección. Tomado el 14 de febrero del 2014