Corrosió

La corrosió es definix com la deterioració d'un material a conseqüència d'un atac electroquímic per part del seu entorn. De manera més general, pot entendre's com la tendència general que tenen els materials a buscar la seua forma de major estabilitat o de menor energia interna. Sempre que la corrosió estiga originada per una reacció electroquímica (oxidació), la velocitat a la que té lloc dependrà en alguna mida de la temperatura, de la salinitat del decorregut en contacte en el metal i de les propietats dels metals en qüestió. Atres materials no metàlics també sofrixen corrosió per mig d'atres mecanismes. El procés de corrosió és natural i espontàneu. La corrosió és una reacció química (òxit-reducció) en la que intervenen tres factors: la peça manufacturada, l'ambient i l'aigua, o per mig d'una reacció electroquímica. Els factors més coneguts són les alteracions químiques dels metals a causa de l'aire, com la rovell del ferro i el acer o la formació de pàtina verda en el coure i les seues aleacions (bronze, latón). És un problema industrial important, puix pot causar accidents (ruptura d'una peça) i, ademés, representa un cost important, ya que es calcula que cada pocs segons es dissolen cinc tonellades d'acer en el món, procedents d'uns quants nanómetros o picómetros, invisibles en cada peça pero que, multiplicats per la cantitat d'acer que existix en el món, constituïxen una cantitat important. La corrosió és un camp de les ciències de materials que invoca al mateix temps nocions de química i de física (fisicoquímica).

Erro al crear miniatura:

Corrosió

Oxidació del metal.

Símbol de substància corroent

Erro al crear miniatura:

Antics símbols de substàncies corroents

Definicions bàsiques

Lo que provoca la corrosió és un fluix massiu generat per les diferències químiques entre les peces implicades (la corrosió és un fenomen electroquímic). Una corrent d'electrons s'establix quan existix una diferència de potencials entre un punt i un atre. Quan des d'una espècie química se cedixen i migran electrons cap a una atra espècie, es diu que l'espècie que els emet es comporta com un ànodo i es verifica la oxidació, i aquella que els rep es comporta com un càtodo i en ella es verifica la reducció. Per a que açò ocórrega entre les espècies, deu existir un diferencial electroquímic. Si separem una espècie i la seua semirreacció, se li denominarà semipar electroquímic; si juntem abdós semipares, es formarà un parell electroquímic. Cada semipar està associat a un potencial de reducció (antigament es manejava el concepte de potencial d'oxidació). Aquell metal o espècie química que exhibixca un potencial de reducció més positiu procedirà com una reducció i, viceversa, aquell que exhibixca un potencial de reducció més negatiu procedirà com una oxidació. Este parell de metals constituïx la cridada pila galvànica, en a on l'espècie que es oxida (ànodo) cedix els seus electrons i l'espècie que es reduïx (càtodo) accepta electrons. En formar-se la pila galvànica, el càtodo es polarisa negativament, mentres l'ànodo es polarisa positivament. En un mig acuoso, l'oxidació del mig es verifica per mig d'un electrodo especial, cridat electrodo ORP, que medix en milivoltios la conductància del mig. La corrosió metàlica química és per atac directe del mig agressiu al metal, oxidándolo, i l'intercanvi d'electrons es produïx sense necessitat de la formació del parell galvànic.

Erro al crear miniatura:

Esquema d'oxidació del ferro, eixemple de corrosió del tipo polarisada.

La corrosió dels metals és un fenomen natural que ocorre per l'inestabilitat termodinàmica de la majoria dels metals. En efecte, llevat rares excepcions (el or, el ferro d'orige meteorítico), els metals estan presents en la Terra en forma d'òxits, en els minerals (com la bauxita si és alumini o la hematita si és ferro). Des de la prehistòria, tota la metalúrgia ha consistit en reduir els òxits en baixos forns, després en alts forns, per a fabricar el metal. La corrosió, de fet, és la tornada del metal al seu estat natural, l'òxit. A sovint es parla del acer inoxidable:

• Este tipo d'acer conté elements d'aleació (cromo) en 11 % com a mínim, lo que li permet ser inoxidable en estar expost a l'oxigen, ademés de ser un estabilisador de la ferrita.
• El cromo fa que es contraga la regió de la austenita, i en el seu lloc la regió de la ferrita disminuïx el seu tamany. Existixen múltiples varietats d'acers cridats "inoxidables", que duen noms com "304", "304L", "316N", etc., corresponents a distintes composicions i tractaments. Cada acer correspon a certs tipos d'ambient: acer inoxidable ferrítico, martensítico, austeníticos, endurits per precipitació (PH) i dúplex.

Tipos de corrosió

Erro al crear miniatura:

Corrosió en un ancora.

Existixen molts mecanismes pels quals es verifica la corrosió, que, tal com s'ha explicat, és fonamentalment un procés electroquímic.

Corrosió química

En la corrosió química un material que es dissol en líquit corroent se seguirà dissolent fins que es consuma totalment o se sature elíquit. Les aleacions base coure (Cu) desenrollen un barniz vert a causa de la formació de carbonat i hidròxit de coure; esta és la raó per la quala Estàtua de la Llibertat es veu en eixe color verduzco. Els decorreguts corroents són: àcit clorhídric i gas en totes les concentracions, àcit sulfúric fins a 90%, àcit fluorhídric fins a 60%, totes les concentracions d'àcit fosfórico, decapado d'àcit en plantes de tractament de superfícies, electrolitos utilisats en l'indústria minera, àcit mesclats, hidrocarburs clorados i catalisadors com el clorur d'alumini.

Atac per metalíquit

Els metals líquits ataquen als sòlits en els seus punts més crítics d'energia, com els llímits de grans, lo que a la llarga generarà varis clavills.

Lixiviación selectiva

Consistix en separar sòlits d'una aleació. La corrosió grafítica del ferro fos gris ocorre quan el ferro es diluïx selectivament en l'aigua o la terra, i desprén cascarillas de grafit i un producte de la corrosió, lo que causa fugues o falles en la canonada.

Dissolució i oxidació dels materials ceràmics

Poden ser dissolts els materials ceràmics refractaris que s'utilisen per a contindre el metal fos durant la fusió i el refinat per les escorias provocades sobre la superfície del metal.

Atac químic als polímer

Els plàstics són considerats resistents a la corrosió; per eixemple, el teflón i el vitón són alguns dels materials més resistents. Estos resistixen molts àcit, bases i líquits orgànics, pero existixen alguns solvents agressius als termoplàstics; és dir, les molècules del solvent més chicotetes separen les cadenes dels plàstics provocant unflament que ocasiona clavills. Solvents com el benceno i el tolueno tendixen a corroer els plàstics per dissolució química de les seues molècules, en especial aquells com el polietileno i el poliestireno. Ergo, estos líquits deuen almagasenar-se en envasos metàlics o de vidre.

Tipos de corrosió electroquímica

Celes de composició

Es presenten quan dos metals o aleacions, tal és el cas de coure i ferro, formen una cela electrolítica. També es diu atac de depòsit o corrosió en clavills. Es produïx en chicotetes cavitats formades pel contacte entre una peça de metal igual o diferent a la primera, o un element no metàlic. Es referix a la tendència de la corrosió a acumular-se més ràpidament en els clavills i clavills d'una construcció o un vehícul o juntes estructurals. És la deterioració de parts d'una superfície metàlica a diferents velocitats, degut a que les parts de la superfície entren en contacte en diferents concentracions del mateix electrolito. En atres paraules, la deterioració en un punt és més ràpit que en un atre punt. En l'efecte de polarisació dels elements aleados i les concentracions del electrolito les séries fem potser no diguen qué regió es corroerá i quin quedarà protegida.

Celes d'esforç

La corrosió per esforç es presenta per acció galvànica pero pot succeir per la filtració d'impurees en l'extrem d'un clavill existent. La falla es presenta com a resultat de la corrosió i d'un esforç aplicat; a majors esforços el temps necessari per a la falla es reduïx.

Corrosió per oxigen

Este tipo de corrosió ocorre generalment en superfícies expostes al oxigen diatómico dissolt en aigua o a l'aire; es veu favorit per altes temperatures i pressió elevada (eixemple: calderes de vapor). La corrosió en les màquines tèrmiques (calderes de vapor) representa una constant pèrdua de rendiment i vida útil de l'instalació.

Corrosió microbiològica

És un dels tipos de corrosió electroquímica. Alguns microorganismes són capaços de causar corrosió en les superfícies metàliques sumergides. La biodiversitat que està present en este tipo de corrosió serà:

• Bactèries.
• Algues.
• Fongos. S'han identificat algunes espècies hidrogen-depenents que usen l'hidrogen dissolt de l'aigua en els seus processos metabòlics provocant una diferència de potencial del mig circumdant. La seua acció està associada al pitting (picat) de l'oxigen o la presència d'àcit sulfhídrico en el mig. En este cas es classifiquen les ferrobacterias. És indispensable que el mig tinga presència d'aigua. Les bactèries poden viure en un ranc de pH de 0 a 10; dit ranc no implica que en un pH d'11 no puga existir bactèria alguna.

Corrosió per pressions parcials d'oxigen

L'oxigen present en una canonada, per eixemple, està expost a diferents pressions parcials de la mateixa. És dir, una superfície és més airejada que una atra pròxima a ella i es forma una pila. L'àrea subjecta a menor aireación (menor pressió parcial) actua com a ànodo i la que té major presència d'oxigen (major pressió) actua com un càtodo i s'establix la migració d'electrons, formant-se òxit en una i reduint-se en l'atra part de la pila. Este tipo de corrosió és comuna en superfícies molt irregulars a on es produïxen obturaciones d'oxigen.

Corrosió galvànica

És la més comuna de totes i s'establix quan dos metals distints entre sí actuen com a ànodo un d'ells i l'atre com a càtodo. Aquell que tinga el potencial de reducció més negatiu procedirà com una oxidació i, viceversa, aquell metal o espècie química que exhibixca un potencial de reducció més positiu procedirà com una reducció. Este parell de metals constituïx la cridada pila galvànica. En a on l'espècie que es oxida (ànodo) cedix els seus electrons i l'espècie que es reduïx (càtodo) accepta els electrons.

Corrosió per heterogeneïtat del material

Es produïx en aleacions metàliques, per imperfeccions en l'aleació.

Corrosió per aireación superficial

Vehícul abandonat que ha sofrit corrosió.

També cridat efecte Evans. Es produïx en superfícies planes, en llocs humits i en brutea. El depòsit de brutea provoca, en presència d'humitat, l'existència d'un entorn més electronegativamente carregat.

Eixemples de corrosió en la vida diària

Llavadora automàtica

Quan apareix la corrosió en ocasions és notori pero en el cas de la llavadora automàtica nos donem conte de que poguera haver un problema de corrosió quan fa alguns sorolls estranys. En fer una revisió i buidar el tambor, nos podem trobar en la sorpresa de que té una fissura. No hi havia rastre de rovell; només sorolls estranys. El tambor, a pesar de ser d'acer inoxidable, pot aplegar a sofrir un cert tipo de corrosió, conegut pels especialistes com a corrosió fisurante pel dany provocat. Este tipo de corrosió, molt localisada en una determinada zona del tambor de la llavadora, és especialment insidiosa i preocupant perque un no es dona conte de la seua existència sino quan es produïx la falla.

Construccions de concret

En les construccions de concret com són els ponts podem observar els efectes de la corrosió per l'aparició de taques de rovell en la superfície de l'estructura. Atres eixemples poden ser un estacionament subterràneu, un pont, o en els postes de les llínees de distribució de corrent elèctrica. Estes estructures estan reforçades interiorment en varetes d'acer, les quals es cobrixen de concret. El concret és una mescla que pel seu alt valor de pH és compatible en l'acer. El mateix concret en les seues característiques té porosidades per les quals l'oxigen i l'aigua de l'ambient extern poden infiltrar-se iniciant aixina la corrosió de l'estructura. Quan l'estructura de concret està en contacte freqüent en aigua que continga ions de clorur (aigua de mar), a través de la pròpia porosidad del concret pot aplegar a les varetes d'acer. El rovell que es va formant com a resultat del procés de corrosió en l'acer, per una part disminuïx la secció original de la vareta, i per una atra fa perdre la adherencia inicial desijada entre l'acer i el concret. En continuar el procés de corrosió s'observen clavills en el concret i posteriorment apareixen taques en la superfície. No solament succeïx en els ambients propencs a la mar per la sal de l'aigua de mar; també en les ciutats industrialisades a causa del diòxit de sofre o anhídrit sulfuroso, provinent d'indústries que cremen gasoil i escapes dels autos, entre uns atres.

Per a evaluar l'estat de corrosió de les armadures sense necessitat de demolir o perforar el recobriment de formigó, s'han desenrollat tècniques d'inspecció no destructiva basades en medicions electroquímiques superficials. Una d'elles és la resistència a la polarisació llineal (LPR), que permet estimar la velocitat de corrosió aplicant un chicotet destorbament de corrent sobre l'armadura a través d'una sonda colocada en la superfície del formigó. Les generacions anteriors d'estos equips presentaven llimitacions quan la polarisació aplicada quedava fòra del ranc òptim (5–30 mV), lo que podia invalidar la mida. El desenroll de sistemes en control dinàmic de la corrent aplicada permet mantindre automàticament la polarisació dins del règim llineal, tant en armadures en estat passiu com en corrosió activa, obtenint simultàneament la velocitat de corrosió, el potencial de corrosió i la resistividad del formigó sense alterar l'estructura.

Envasos metàlics per a conserves

En les llandes de conserva, en guardar-les per un llarc periodo de temps, podem observar que estan abombades i la seua lluentor metàlica ha canviat per una apariència opaca de la superfície. Esta deformació abombada és deguda a l'acumulació de gas hidrogen i és una manifestació extrema de la corrosió. Indica que ha terminat la vida útil de la conserva. Els materials d'us més freqüent per a la fabricació dels envasos són l'alumini, la hojalata i la chapa cromada, si be la hojalata seguix sent el material de major utilisació. La corrosió de la hojalata pels aliments envasats és un procés electroquímic per l'estructura del material que té vàries capes, que a la seua volta en contacte en l'aliment que funciona com electrolito formen una pila galvànica. Una contribució adicional de la corrosió a este sistema és la cordonera de la soldadura.

Protecció contra la corrosió

Disseny

El disseny de les estructures pot semblar de poca importància, pero pot ser implementat per a aïllar les superfícies del mig ambient.

Els recobriment

Estos són usats per a aïllar les regions sinódicas (anódicas) i catódicas i impedixen la difusió del oxigen o del vapor d'aigua, els quals són una gran font que inicia la corrosió o l'oxidació. L'oxidació es dona en llocs humits pero hi ha métodos per a que el metal no es oxide, com és la capa de pintura.

Elecció del material

La primera idea és triar tot un material que no es corroa en l'ambient considerat. Es poden utilisar acers inoxidables, alumini, ceràmiques, polímer (plàstics), FRP, etc. L'elecció també deu prendre en conte les restriccions de l'aplicació (massa de la peça, resistència a la deformació, a la calor, capacitat de conduir l'electricitat, etc.). cal recordar que no existixen materials absolutament inoxidables; fins a l'alumini es pot corroer. En la concepció, cal evitar les zones de confinament, els contactes entre materials diferents i les heterogeneïtat en general. Cal prevore també l'importància de la corrosió i el temps en el que caldrà canviar la peça (manteniment preventiu).

Domini de l'ambient

Quan es treballa en un ambient tancat (per eixemple, un circuit tancat d'aigua), es poden dominar els paràmetros que influïxen en la corrosió; composició química (particularment l'acidea), temperatura, pressió... Es pot agregar productes cridats "inhibidors de corrosió". Un inhibidor de corrosió és una substància que, afegida a un determinat mig, reduïx de manera significativa la velocitat de corrosió. Les substàncies utilisades depenen tant del metal a protegir com del mig, i un inhibidor que funciona be en un determinat sistema pot inclús accelerar la corrosió en un atre sistema.

Inhibidors de la corrosió

És el trasllat dels productes físics que s'agreguen a una solució electrolítica cap a la superfície de l'ànodo o del càtodo, lo que produïx polarisació. Els inhibidors de corrosió són productes que actuen, ya siga formant películes sobre la superfície metàlica, tals com els molibdatos, fosfat o etanolaminas, ya siga entregant els seus electrons al mig. Per lo general els inhibidors d'este tipo són azoles modificats, que actuen sinérgicamente en atres inhibidors tals com a nitrit, fosfat i silicat. La química dels inhibidors no està del tot desenrollada encara. El seu us és en el camp dels sistemes de refredat o disipadores de calor tals com els radiadors, torres de refredat, calderes i "chillers". L'us de les etanolaminas és típic en alguns combustibles per a protegir els sistemes de contenció (com a canonades i tancs). S'han realisat molts treballs sobre inhibidors de corrosió com a alternatives viables per a reduir la velocitat de la corrosió en l'indústria. Extensos estudis sobre IC i sobre factors que governen la seua eficiència s'han realisat durant els últims 20 anys. Van des dels més simples que varen anar a prova i error, fins als més moderns, que proponen la selecció de l'inhibidor per mig de càlculs teòrics.

Métodos preventius de protecció

Abans de donar una protecció cal preparar la superfície del metal, netejant-la de materials aliens (neteja i desengrasado). També l'agregat de substàncies que eviten el pas de l'oxigen, aigua, etc.; per eixemple, la pintura impedix el pas de la corrosió.

Vore també

• Corrosió galvànica
• Corrosió per erosió
• Pintura anticorrosiva
• Substància corroent
• Protecció catódica

Bibliografia

• [ASM96]: Corrosion 5^è, vol. 13 de ASM Handbook, ASM International (American Society for Materials), 1996.
• [Ben62]: L'Oxydation dones métaux, J. Bénard et al., Gauthier-Villars, 1962.
• [Kof88]: High Temperature Corrosion in metallic superfices, P. Kofstad, Elsevier, 1988.
• [Lan93]: Corrosion et chimie de surfaces dones métaux, D. Landolt, vol. 12 de Traité dones matériaux, Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, 1993.
• [Now92]: Diffusion in Solids and High Temperature Oxidation of Metals, J. Nowotny, Trans Tech Publications, 1992.
• [Phi98]: Métallurgie : du minerai au matériau, J. Philibert et al., Masson, 1998.

Avila Mendoza, Javier. (1986). Més allà del rovell, Secretaria d'Educació Pública. OCLC 24487587. ISBN 968-16-2396-7.

Enllaços externs

Erro al crear miniatura: Corrosió en el Viccionari. Tens que especificar títul = i url = al usar {{cita web}}.. Commons

• Wikimedia Commons alberga contingut multimèdia sobre corrosió.