Laboratorio Laborat orio N° 1: OXIDACION OXIDACI ON DE METALES METALES A ALT ALTA TEMPERATURA
I.
RESUMEN
En el presente laboratorio experimentamos experimentamos sobre la oxidación en altas temperaturas temperaturas del aluminio, cobre y latón , este laboratorito se trató de primero lijar las probetas ya sea de aluminio ,cobre y fierro , luego se realizó un lavado para eliminar la grasa y se prosiguió a pesarlos; una vez pesados pesados se colocó encima de una cocina cocina eléctrica hasta su oxidación,; una una vez se oxiden las probetas se lavan con su solución según norma para cada metal y finalmente se pesan las probetas para poder obtener su masa de oxidación. oxidación. t otalmente el cobre fue de !".#$%, del - as temperaturas en donde empezó a cambiar totalmente aluminio fue #& $% y el fierro fue de '("
%$-
II.
OBJETIVOS )).' )).'.. *ete *e term rmin inar ar exp exper erim imen ental talme ment ntee si las las cap capas as de de óxido óxido de alum alumin inio io,, cobr cobree y latón son protectoras a altas temperaturas )).& )).&.. +bse +b serv rvar ar la la form formaci ación ón y camb cambios ios de col color or de de la cap capaa de óxid óxidoo del del cobr cobree según el tiempo de exposición a alta temperatura
III.
FUNDAMENTO TE TERICO OXIDACION A ALTAS TEMPERATURAS
D!"i#i$i%#: %orrosión a alta temperatura es un deterioro u-mico de un material normalmente un metal/ bajo condiciones de muy altas temperaturas. Esta forma no galv0nica de corrosión puede ocurrir cuando un metal est0 sujeto a una temperatura elevada en una atmósfera ue contenga ox-geno, sulfuros u otros compuestos capaces de oxidar o ayuden en la oxidación de/ los materiales expuestos. %uando %uan do un meta metall se some somete te a tempe tempera ratu tura rass elev elevad adas as norm normalm almen ente te es difdif-ci cill la presentación de una pel-cula liuida conductora sobre la superficie, superficie, por lo ue no tiene un lugar un mecanismo de corrosión electrou-mica, sino ue se produce una reacción u-mica entre el metal y el gas agresivo, normalmente el ox-geno.
Co#&i$io#!' (ara )*! *# %+i&o '!a (rot!$tor a a,ta' t!(!rat*ra' *ebe tener los siguientes1 2uena adherencia, punto de fusión alto, baja presión de vapor, coeficiente de expansión térmico casi igual al del metal, plasticidad a alta temperatura para evitar su ruptura, baja conductividad eléctrica, bajo coeficiente de difusión para iones met0licos y ox-geno. a relación de 3illing42ed5orth, mide el volumen del óxido formado por el del metal consumido1 P . B .=
vol. vol. del óxido óxido forma formado do vol . del metalcons metalconsum umido ido
*ónde1 6i 3.2. 7 '; se forman óxidos no protectores, suelen ser porosos. 6i 3.2. 8 &; se forman óxidos no protectores, aumenta el volumen, las tensiones internas y hacen ue el óxido tienda a romperse. 6i ' 7 3.2. 7 &; se forman óxidos protectores.
M!$a#i'o' &! $r!$ii!#to &! ,o' %+i&o' 9eacciones de oxidación y reducción a oxidación de los metales por el ox-geno es un proceso electrou-mico, donde el metal se oxida y el ox-geno se reduce1 +xidación1
:e
:e& &e4
:e& +&4 9educción1
< +& &e4
:e+
+&4
os iones met0licos se forman en la interface metal4óxido y el ox-geno se reduce en la interface óxido4gas. *ebido a ue los óxidos met0licos presentan conductividad eléctrica, tanto iones como de electrones, no se precisa ningún conductor eléctrico externo entre 0nodo y c0todo. =arios de estos posibles mecanismos son los siguientes1
P!,$*,a &! %+i&o (oro'a 6i la pel-cula de óxido formada al comienzo es porosa, el ox-geno molecular puede pasar a través de los poros y reaccionas en la interface metal4óxido. Esta situación prevalece cuando la relación de 3.2. es menor de la unidad, como ocurre en los metales alcalinos.
P!,$*,a &! %+i&o #o (oro'a 6i la pel-cula de óxido no es porosa podr-an darse los siguientes mecanismos1 a oxidación puede ocurrir en la interfase óxido4gas. En este caso los iones met0licos se difunden desde la interfase metal4óxido hasta la interfase óxido4gas. os electrones también se desplazan en la misma dirección para completar la reacción. a oxidación puede ocurrir en la interfase metal4óxido. En este caso los iones ox-geno se difunden a través de la pel-cula para reaccionar en la interfase metal4óxido, mientras ue los electrones tienen ue poder moverse hacia el exterior.
El posible mecanismo final es una combinación de los casos anteriores óxido4gas; metal4 óxido/ en ue los iones ox-geno se difunden hacia el interior y los iones met0licos, junto
con los electrones, hacia el exterior. En este caso el lugar de la reacción puede estar en cualuier sitio dentro de la pel-cula de óxido. as caracter-sticas distintivas de este mecanismo respecto del electrou-mico son los siguientes1 '. >o hay electrolito en el medio de reacción. &. 6olamente es relevante a temperaturas elevadas, normalmente por encima de los '?? grados cent-grados. @. 6e suele producir un ataue del metal garantizado. A. El producto de corrosión primario es un oxido met0lico. B. El óxido se genera directamente en la superficie met0lica, teniendo lugar la circulación de electrones e iones a través de la capa de óxido.
E#tr! ,o' a'(!$to' &! $orro'i%# (or a,ta t!(!rat*ra t!#!o' ,o 'i/*i!#t!: '. Cermodin0mica de la oxidación a alta temperatura. &. :ecanismo de formación del óxido. @. Dtmósferas formadas por mezclas de gases1 A. %inética de la corrosión por alta temperatura.
1. T!ro&i#0i$a &! ,a o+i&a$i%# a a,ta t!(!rat*ra. >ormalmente las reacciones de formación de óxidos est0n termodin0micamente favorecidos, ya ue los correspondientes valores son negativos a cualuier temperatura &. M!$a#i'o &! "ora$i%# &!, %+i&o. %uando se forma una primera capa de óxido sobre la superficie del metal o aleación, se establece una barrera entre la superficie del material met0lico y el gas agresivo, la formación de nuevas moléculas de óxido tiene lugar en varias capas, ue se detallan a continuación para el óxido de cobre. ' interfase del metal4oxido. &. paso de los electrones a través de la pel-cula de óxido desde la interfase metal oxido hasta la interfase oxido4atmosférica. @. En la interfase oxido atmosférica. A. 3aso por difusión, debido al gradiente de concentración del catión, en este caso desde la interfase metal4oxido hacia la interfase oxido atmosfera, o bien, el paso del anión desde la interfase oxido atmosférica hasta la interfase metal4oxido o paso de ambos para entrar en contacto entres i y ue se forme una nueva molécula de óxido. &%u + F %u&+
a formación de óxido ser0 tanto m0s dificultosa cuanto m0s dif-cil sea la conducción de electrones a través de la pel-cula baja conductividad electrónica/ y cuanto m0s dif-cil sea la conductividad de los iones a través de la pel-cula baja conductividad iónica/ por consiguiente una selección de materiales resistentes a la corrosión a alta temperatura deber0 tener en cuenta ue la formación de pel-culas protectoras exige una baja conductividad electrónica e iónica.
. At%'"!ra' "ora&a' (or !2$,a' &! /a'!': :uchos procesos industriales les tienen lugar cuando un metal esta expuesto a una mezcla de varios gases a temperatura elevada, el fenómeno en este caso es m0s complejo ue si solamente tiene lugar el proceso de oxidación en presencia de ox-geno. *ependiendo de las caracter-sticas de la mezcla de gases, esta se suele tratar a partir de las presiones de ox-geno y azufre para mezclas sulfurantes4oxidantes y por la actividad de carbono en medios carburantes. 3. Ci#4ti$a &! ,a $orro'i%# (or a,ta t!(!rat*ra. Dunue una reacción de corrosión puede estar favorecida termodin0micamente, su cinética puede llegar a ser tan lenta ue no constituya un problema desde el punto de vista pr0ctico. Dlgunos metales expuestos a gases oxidantes en condiciones de muy altas temperaturas, pueden reaccionar directamente con ellos sin la necesaria presencia de un electrolito. Este tipo de corrosión es conocida como EmpaGamiento, Escamamiento o %orrosión por Dltas Cemperaturas. Heneralmente esta clase de corrosión depende directamente de la temperatura. Dctúa de la siguiente manera1 al estar expuesto el metal al gas oxidante, se forma una peueGa capa sobre el metal, producto de la combinación entre el metal y el gas en esas condiciones de temperatura. Esta capa o IempaGamientoJ actúa como un electrolito IsólidoJ, el ue permite ue se produzca la corrosión de la pieza met0lica mediante el movimiento iónico en la superficie.
A,/*#a' a#!ra' &! !5itar !'ta $,a'! &! $orro'i%# 'o# ,a' 'i/*i!#t!': Dlta estabilidad termodin0mica, para generar en lo posible otros productos para reacciones distintas. 2aja 3resión de =apor, de forma tal ue los productos generados sean sólidos y no gases ue se mezclen con el ambiente. a corrosión por Dltas Cemperaturas puede incluir otros tipos de corrosión, como la +xidación, la 6ulfatación, la %arburización, los Efectos del Kidrógeno, etc.
O+i&a$i%# $ata'tr%"i$a Es un proceso de oxidación ue se desarrolla a gran velocidad y es un proceso creciente en el tiempo, esto es debido a ue el proceso de formación del óxido es exotérmica desprende calor/. Dl final el metal se convierte r0pidamente en óxido y la pieza tiene una vida útil muy corta. Lste fenómeno se da en materiales muy porosos, en metales ue formen óxidos vol0tiles o en metales ue formen óxidos con bajo punto de fusión, como ejemplo de este tipo de corrosión podemos decir ue el :olibdeno y el =olframio.
Corro'i%# (or '*,"ata$i%#: a sulfatación, es conocida también como corrosión. Es decir, la superficie met0lica se ve atacada por un agente electrou-mico. 9ecordemos ue al interior de una bater-a, existe 0cido en solución. Este 0cido llega hasta las partes met0licas de los terminales por1 '/ 3orosidad del borne de la bater-a. El electrolito 0cido asciende desde el interior permeabiliza el cuerpo del borne y de all- al terminal de los cables conectores. &/ 3or gasificación excesiva a ue es sometida la bater-a. Coda sulfatación, o corrosión crea dificultad al libre paso de la corriente eléctrica. Esta resistencia, puede ser tan alta, ue llega a impedir el normal funcionamiento de los euipos conectados a la bater-a.
Carb*ri2a$io# a carburización es un modo de degradación corrosiva de los metales ue generalmente ocurre en el rango de temperaturas entre #?? y ''?? M% en ambientes reductores caracterizados por una baja actividad Es un fenómeno termou-mico determinado por la temperatura del proceso. El alcance de la carburización en un componente es una función del contenido de sus aleantes, de la temperatura, del tiempo en servicio y de la u-mica de la atmósfera. a carburización se reduce al incrementar progresivamente el contenido de %r en el acero, elemento ue actúa como limitador en la incorporación de % en el acero. El proceso de carburización tiene como consecuencia la formación y precipitación interna de carburos estables de %r, en menor escala de Ne y muy raramente de >i debido a su limitada estabilidad térmica 6Oinner, '"(?/.
Ata)*! (or 6i&r%/!#o: D temperaturas elevadas y presión parcial de hidrógeno alta, hidrogeno penetra el acero al carbono, reaccionando con el carbón del acero para formar metano. a presión generada causa una pérdida de ductilidad fragilización por hidrógeno, Phydrogen embrittlementP/ y fallos por rotura o formación de burbujas en el acero. a eliminación de carbono del acero descarburización/ provoca el descenso de la resistencia del acero.
Da7o' Por 8i&r%/!#o E# La Corro'i%# 6on fenómenos destructivos ue se relacionan de manera directa con la presencia de hidrógeno atómico o molecular, exceptuando la formación de hidruros, no producen oxidación met0lica y no constituyen fenómenos t-picos de corrosión aunue por su procedencia o efecto similar son tratados por los encargados de estudiar estos fenómenos de la corrosión. 6uelen suceder en gases a elevadas temperaturas o en electrólitos a bajas temperaturas, los ue suceden en electrólitos se caracterizan por su predominio de los efectos f-sicos y f-sico4u-micos sobre las acciones u-micas y electrou-micas, por lo ue se incluyen dentro de los tipos de corrosión con efectos mec0nicos. os daGos por hidrógeno m0s importantes son1 '. *escarburización &. Dtaue por hidrógeno @. Dmpollamiento por hidrógeno A. Nragilidad y ruptura por hidrógeno os primeros dos corresponden al campo de la corrosión gaseosa de los metales y aleaciones a temperaturas elevadas.
D!'$arb*ri2a$i%# El fenómeno de descarburación acompaGa a la corrosión gaseosa cuando sucede en el acero es decir, adem0s de la formación de la costra o capa de productos de corrosión, oxidada, adyacente a la costra, se descarburiza en varios grados. Esto sucede cuando desde la capa adyacente de metal ue aun no se ha alterado, los 0tomos de carbono con mayor movilidad se difunden hacia la zona de reacción la superficie del metal o posteriormente la interfase metal4óxido/ con una mayor velocidad ue la difusión de los 0tomos del metal. Dia/raa' &! E,,i#/6a Cienen como pendiente la entrop-a y como ordenada en el origen la entalp-a. 3odemos sacar las presiones parciales de los euilibrios del ox-geno, pudiendo as- predecir desde un punto de vista termodin0mico/ si un óxido es estable o no en unas determinadas condiciones de presión y de temperatura.
Ci#!0ti$a &! ,a $orro'i%# a a,ta' t!(!rat*ra' 6e estudian utilizando dos variables1 Q ganancia de peso/ y t tiempo/. ey lineal
y R %' t
6e da en óxidos no protectores porosos/ y en óxidos ue presentan roturas por tensiones elevadas 3.2. 88 &/ ey parabólica
y& R %& t
Nundamentalmente para óxidos de car0cter protector, se da cuando la difusión de iones es m0s lenta. ey logar-tmica y R %@ log %A t %B/ 6e da en óxidos ue se forman a temperatura ambiente o poco elevada. En estos óxidos la velocidad inicial de oxidación es elevada y luego disminuye a valores muy bajos. 6on óxidos protectores. 3ueden existir combinaciones de estas tres leyes, se conoce con el nombre de leyes de crecimiento mixto. o ue sucede es ue los óxidos ue comienzan siendo protectores y ue luego por distintas razones dejan de serlo, por factores como la temperatura, acabado superficial, composición del metal o aleación, presión del gas. Existen dos tipos de combinaciones1 4 Etapas de crecimiento parabólico sucesivas 4 ey para lineal
O+i&a$i%# $ata'tr%"i$a Es un proceso de oxidación ue se desarrolla a gran velocidad y es un proceso creciente en el tiempo, esto es debido a ue el proceso de formación del óxido es exotérmico desprende calor/. Dl final el metal se convierte r0pidamente en óxido y la pieza tiene una vida útil muy corta. Lste fenómeno se da en materiales muy porosos, en metales ue formen óxidos vol0tiles o en metales ue formen óxidos con bajo punto de fusión, como ejemplo de este tipo de corrosión podemos decir ue el :olibdeno y el =olframio.
El c0lculo experimental es a partir del conocimiento de las densidades y de los pesos del metal consumido y del óxido formado, por li ue se determinara por métodos gravimétricos. 932 R S g de :eT U:e+/ T V g de :eT U:e/ 6iendo1 932, relación de 3illing42ed5orth S g de :e+ y U:e+, es la masa y la densidad de la capa de óxido respectivamente V g de :e y U:e, es la masa y la densidad del metal respectivamente.
TABLA N° 11 %+>6CD>CE6 CEW9)%D6 3D9D X6D9 E> +6 %Y%X+6 *E %+29E
M!ta, +i&o
D!#'i&a& &!, +i&o 9/r$;
C* < C*=O
(.&
D!#'i&a& &!, M!ta, 9/r$ ; #."(
P!'o o,!$*,ar &!, +i&o 9/ro,;
P!'o At%i$o &!, M!ta, 9/ro,;
'A@.?"
(@.BB
Ma'a &!, !ta, Co#'*i& o 9/r$; ?.?!B
TABLA N° =1 %+>6CD>CE6 CEW9)%D6 3D9D X6D9 E> +6 %Y%X+6 *E N)E99+
M!ta, +i&o
D!#'i&a& &!, +i&o 9/r$;
D!#'i&a& &!, M!ta, 9/r$ ;
F! < F!=O
B.@
!.#(
P!'o o,!$*,ar &!, +i&o 9/ro,; 'B".(!
P!'o At%i$o &!, M!ta, 9/ro,; BB.#B
Ma'a &!, !ta, Co#'*i&o 9/r$; ?.?'#A
TABLA N° : %+>6CD>CE6 CEW9)%D6 3D9D X6D9 E> +6 %Y%X+6*E DX:)>)+
M!ta, +i&o
D!#'i&a& &!, +i&o 9/r$;
A,A,O=
@."B
D!#'i&a& &!, M!ta, 9/r$ ; &.("
P!'o o,!$*,ar &!, +i&o 9/ro,;
P!'o At%i$o &!, M!ta, 9/ro,;
'?'.#
&(."
Ma'a &!, !ta, Co#'*i& o 9/r$; ?.??A&
IV.
MATERIALES > E?UIPO IV.1. 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 IV.=. 4 4
V.
Mat!ria,!' A placas de cobre de '?cm x'Bcm x &mm A placas de aluminio de '?cm x'Bcm x &mm A placas de latón de '?cm x'Bcm x &mm @ cocinas eléctricas ' cronometro digital ijas n$1 '??, '&?, '#?, &&?, @(? y A?? & franelas & cepillos & depósitos pl0sticos & tenazas E)*i(o' 2alanza anal-tica electrónica de ?.' mg de precisión @ termómetros digitales de ? a @??
%$PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
@.1 Lia&o: 6e lijar0 las probetas desde las lijas m0s gruesas hasta las m0s finas
' Fi/. @.1
& @.= D!'!#/ra'a&o: sumergimos las probetas en thinner y con la ayuda de un cepillo ayudamos a uitar toda la grasa de las superficies de las probetas
@. Co&i"i$a&o: codificar las probetas para llevar un control @.3 P!'a&o i#i$ia,: registrar el peso inicial con una balanza electrónica con una precisión de ?.' mg
@
A
@.@ O+i&a$i%# &! ,a' (,a$a' !t0,i$a': colocar las probetas sobre la cocina eléctrica, encender e ir registrando la temperatura, forma y color de la formación de la capa de óxido cada . durante @? minutos. uego ' minuto dejar enfriar.
@. Li(i!2a &! ,a $a(a &! %+i&o: limpiar la capa de óxido de la superficie de las placas según el procedimiento descrito en la norma )6+ #A?!. @. P!'a&o "i#a,: finalmente pesar la masa final @. Ca,$*,o &!, RPB
A
VI.- RESULTADOS > DISCUSION DE RESULTADOS PARA EL COBRE: TABLA N° 3: *E6%9)3%)W> *E %++9 V N+9:D *E D %D3D *E WS)*+ 6EHZ> E C)E:3+ V CE:3E9DCX9D *E ES3+6)%)W> D DCD CE:3E9DCX9D *E %+29E
T!(!rat*ra 9°C;
ITE M
1
TIEMPO(M PRO IN) B1
0
25.1
PRO B2
PRO B3
25.1
25.1
OBSERVACIONES
A esta temperatura no se observa ningún cambio en su color
2
1
31.1
33.8
32.5
A esta temperatura no se observa ningún cambio en su color 3
2
38.9
43.7
40.4
A esta temperatura no se observa ningún cambio en su color
4
3
55.8
56
47.4
A estas temperatura el metal
empieza a cambiar un poco a un tono amarillento 5
4
73.8
73.4
65.5
A esta temperatura va cambiano se !ue aumentano el tono amarillento
6
5
89.8
93.7
79.8
"e volvi# completamente A$A%&''(
7
6
112. 5
110
87.2 'a super)cie el cobre se vuelve unos tonos e Anaran*ao + morao atornasolao
8
7
9
8
129
125
101
148
146. 5
122
"e vuelve 'ila + atornasolao, ese se -omogeniza a color plateao
uelve a tener unos tonos Amarillento + morao
10
9
171
164
119
/ambia a tonos como lateao, amarillo + vere azule*o
11
10
200
174. 5
146. 5
mpieza a tener tonos e ris a meias, aparece en solo algunas zonas
12
11
196
184. 5
148
se vuelve en algunas parte gris oscuro
13
14
12
13
196
193. 5
203
204. 5
160. 5
mpieza a colocarse too e un gris oscuro
150
ris oscuro +a en su totalia
15
14
194
209. 5
155
/ompletamente oscuro, se oio
16
15
220. 5
237
171. 5
"u oiaci#n es constate
17
16
225
240. 5
170
"u oiaci#n es constante
TABLA N° 1: 9E6XCD*+6 *E D6 3D%D6 *E %+29E
Prob!ta
Ma'a i#i$ia, 9/r;
Ma'a "i#a, 9/r;
∆ Masa
Pro!&io 9/;
9/; ' #?.(!&" #?.(?AA ?.?(#B & !".'?'? !".?'#? ?.?#@ ?.?!B @ #&.A?B( #&.@!@( ?.?@& a variación de masa de la probeta numero @ no fue considera en el promedio por ue esta no alcanzó la misma temperatura ue las otras dos
C*
Tab,a N° =: %+>6CD>CE6 CEW9)%D6 3D9D X6D9 E> +6 %Y%X+6 *E %+29E M!ta, +i&o
D!#'i&a& &!, +i&o 9/r$;
D!#'i&a& &!, M!ta, 9/r$ ;
P!'o o,!$*,ar &!, +i&o
P!'o At%i$o &!, M!ta,
Ma'a &!, !ta, Co#'*i&
C* < C*=O
(.&
#."(
9/ro,;
9/ro,;
'A@.?"
(@.BB
o 9/r$; ?.?!B
9eacción u-mica del %u 2 Cu
(
∗
2 mol
63.55 gr
mol
1
+ O →Cu O 2
2
2
)+ mol ( molgr )→ 32
2
143.09
gr mol
/alculano la masa el #io 127.1 gr de Cu 0.061 gr de Cu
→ 143.09 grde Cu2 O → X gr de Cu 2 O
X =0.0687 gr deCu 2 O
/alculano el /
Masadel xido ρÓxido Volumen de ÓxidoFormado CPB = = Volumen del metal consumido Masadel Metal ρ Metal
gr gr
0.0687 6.2
CPB =
3
cm 0.061 gr gr
8.96
= 1.628
3
cm ∴1
< CPB < 2
En este caso el óxido formado sobre la superficie del cobre es protector porque CPB está entre 1 y 2
Para !, F! TABLA N° : *E6%9)3%)W> *E %++9 V N+9:D *E D %D3D *E WS)*+ 6EHZ> E C)E:3+ V CE:3E9DCX9D *E ES3+6)%)W> D DCD CE:3E9DCX9D *E N)E99+
TABLA N° : 9E6XCD*+6 *E D6 3D%D6 *E N)E99+
Prob!ta F!
' & @
Ma'a i#i$ia, 9/r;
Ma'a "i#a, 9/r;
#A.#B(& A&.'!!( !?."#B'
#A.#A@' A&.'('( !?."!("
∆ Masa
9/; ?.?@' ?.?'( ?.??#&
Pro!&io 9/; ?.?'#A
TABLA N° : %+>6CD>CE6 CEW9)%D6 3D9D X6D9 E> +6 %Y%X+6*E N)E99+ M!ta, +i&o
D!#'i&a& &!, +i&o 9/r$;
D!#'i&a& &!, M!ta, 9/r$ ;
F! < F!=O
B.@
!.#(
P!'o o,!$*,ar &!, +i&o 9/ro,; 'B".(!
P!'o At%i$o &!, M!ta, 9/ro,; BB.#B
Ma'a &!, !ta, Co#'*i&o 9/r$; ?.?'#A
9eacción u-mica del Ne +3 O → 2 Fe O gr 55.85 gr 32 gr + 3 mol∗ ) → 2 mol∗(159.67 4 mol∗ mol mol mol 4 Fe
(
)
2
2
3
( )
Kallando la masa de Wxido formada1 gr de Fe → 319.34 gr de Fe2 O3 → X gr de Fe 2 O3 0.0184 gr de Fe 223.9
X =0.0262 grdeFe2 O3
%alculando el 9321
Masadel xido ρÓxido VolumendeÓxidoFormado = CPB = Volumen del metal consumido Masadel Metal ρ Metal 0.0262 gr
CPB =
5.3 gr / c m
3
= 2.11
0.0184 gr 7.86
gr / c m
3
∴ CPB > 2
En este caso el óxido formado sobre la superficie del hierro no es protector porque el CPB es mayor a 2.
Para el Al
TABLA N° : *E6%9)3%)W> *E %++9 V N+9:D *E D %D3D *E WS)*+ 6EHZ> E C)E:3+ V CE:3E9DCX9D *E ES3+6)%)W> D DCD CE:3E9DCX9D *E DX:)>)+
Ciempo min/
Cemperatura $%/
= 3 1 1= 13 1 1 = == =3 = = =
&@,B BB #& '&?,B 'B@ '"&,B '#B &'',B &'@,B '"( &?@ '"# &?( &?(,B &'A,B &'',B &?!,B
%olor y forma f-sica de la formación de la capa de oxido >o pasó nada >o pasó nada igeramente opaco igeramente opaco igeramente opaco +paco +paco +paco +paco +paco +paco +paco +paco +paco +paco +paco +paco
TABLA N° : 9E6XCD*+6 *E D6 3D%D6 *E DX:)>+
Prob!ta A,
' & @
Ma'a i#i$ia, 9/r;
Ma'a "i#a, 9/r;
&?.!"A' &'.A&#" &'.(A&A
&?.!"?? &'.A&A! &'.(&!'
∆ Masa
9/; ?.??A' ?.??A& ?.?'B@ no se tomó de dato/
Pro!&io 9/; ?.??A&
TABLA N° 3: %+>6CD>CE6 CEW9)%D6 3D9D X6D9 E> +6 %Y%X+6*E DX:)>)+ M!ta, +i&o
D!#'i&a& &!, +i&o 9/r$;
A,A,O=
@."B
D!#'i&a& &!, M!ta, 9/r$ ;
P!'o o,!$*,ar &!, +i&o 9/ro,;
P!'o At%i$o &!, M!ta, 9/ro,;
'?'.#
&(."
&.("
9eacción u-mica del aluminio
+ 1.5 O → l 2 O 26.9 gr 32 gr + 1.5 mol∗ → 1 mol∗( 101.8 ) 2 mol∗ mol mol 2 l
(
)
2
3
( )
Kallando la masa de Wxido formada1 223.9 gr de
l 0.0042 gr de l
→ 319.34 gr de l 2 O3 → X gr de l 2 O 3
X =0.006 gr de
%alculando el 9321
l 2 O 3
Masadel xido ρÓxido VolumendeÓxidoFormado CPB = = Volumen del metal consumido Masadel Metal ρ Metal
Ma'a &!, !ta, Co#'*i& o 9/r$; ?.??A&
0.006 gr
CPB =
3.95 gr / c m
3
= 0.97
0.0042 gr 2.69 gr / c m
∴ CPB
3
<2
En este caso el óxido formado sobre la superficie del Al no es protector porque el CPB es menor a 2.
DIAGRAMA DE ELLING8AN PARA LOS METALES Gra"i$a N° 1: *)DH9D:D *E E)>HKD> *E %+29E
/u 0 10
0
50
100 150 200 250 300 350
20
;
30 40 50 60 70
/:
Este diagrama nos muestra ue la energia libre de Hibbs es negativa para los rangos de temperatura dados en el %u, produciéndose la corrosión del metal
Gra"i$a N° 1: *)DH9D:D *E E)>HKD> *E N)E99+
=e 150 155
0
50 100 150 200 250 300 350
160
;
/:
Este diagrama nos muestra ue la energia libre de Hibbs es negativa para los rangos de temperatura dados en el Ne, produciéndose la corrosión del metal
Gra"i$a N° : *)DH9D:D *E E)>HKD> *EDX:)>)+
Al 30 25 20 15 10 5 0 0
50
100
150
200
250
300
350
Este diagrama nos muestra ue la energia libre de Hibbs es positiva para los rangos de temperatura dados en el Dl, por tanto no hay corrosión del Dl a dicha temperatura
• •
•
•
a capa de óxido formada en el %u es protectora debido a ue su ' 7 %32 7& a capa de óxido formada en el Ne no es protectora porue es muy gruesa %32 8& a capa de óxido formada en el Dl no es protectora porue es muy delgada %32 7', cosa ue no concuerda con la teor-a, ya ue el aluminio deber-a formar una capa protectora. %on ayuda de los diagramas de Ellinghan podemos observar ue los metales ue se corroen entre los rangos de temperatura de &B [ @?? M % son solo el Ne y el %u, el aluminio no ya ue la capa protectora ue forma este necesita temperaturas muy altas para disociarse, aproximadamente (???M % VIII.- CONCLUSIONES
• •
•
6e logró demostrar de forma pr0ctica ue metales forman capas protectoras y cuales no. 6e logró comprar los datos reales con los datos teóricos, mostr0ndose un error en los datos pr0cticos para el caso del Dl., ya ue este deber-a formar una capa protectora 3udimos observar los cambios de colores en las superficies de las placas met0licas debido a la formación de la capa de oxidación
IX.- RECOMENDACIONES •
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•
Xsar implementos de seguridad como mascarillas por el trato con soluciones de limpieza, en especial con la de latón. %olocar las placas de tal manera la temperatura llegue de manera similar a todas las placas. >o tener l-uidos inflamables cerca del 0rea de trabajo.
X.- BIBLIOGRAFHA 4
http1TTen.5iOipedia.orgT5iOiT%orrosion
-
555.textoscientificos.comTuimicaTcorrosion
4
555.apuntes.rincondelvago.comTcorrosion4seca.html
4
http1TTen.5iOipedia.orgT5iOiT%orrosion
-
555.textoscientificos.comTuimicaTcorrosion
4
555.apuntes.rincondelvago.comTcorrosion4seca.html
ANEXOS: NORMA PARA LA LIMPIEA DEL LOS METALES
https1TTes.ans5ers.yahoo.comTuestionTindex\idR&??#?&'('('B&'DD3]:&d
