CorrosionLa corrosin metlica es el desgaste superficial que sucede cuando los metales se exponen a ambientes reactivos. Los compuestos qumicos que constituyen los productos de tal desgaste son parientes cercanos de las rocas minerales metalferas que se encuentran en la corteza terrestre. En otras palabras, las reacciones de corrosin ocasionan que los metales regresen a sus menas originales.-

A temperaturas superiores a 200C, existe una reactividad significativa de la mayora de los metales en aire seco y la rapidez y magnitud de la reaccin aumentan progresivamente, tanto se incrementa la temperatura como si el aire es contaminado por otros gases. Puede decirse que el grado de desgaste depende principalmente de las propiedades de conduccin inica del producto de corrosin, en el caso en que este est presente como una capa slida; y por su resistencia mecnica y adherencia al metal subyacente.-

A las temperaturas a las que el agua es lquida, el proceso de corrosin que predomina es el electroqumico, el desgaste metlico se produce por disolucin andica.-

A temperatura ambiente, el progreso de la corrosin electroqumica est determinado por un grupo de factores, entre los cuales, tiene primordial importancia la naturaleza

(agresividad y concentracin) de cualquiera de los reactivos oxidantes que estn presentes.

Pero a diferencia de la corrosin a temperatura elevada, la rapidez de la corrosin electroqumica no est slo determinada por las propiedades conductoras de las capas superficiales formadas, sino tambin por factores cinticos, tal como reacciones de transferencia de electrones, la cual ocurre muy lentamente a bajas temperaturas.-

Clasificacin de los procesos de corrosin:Para su estudio los procesos de corrosin pueden ser clasificados segn en el medio que se desarrollan o segn su morfologa. Una de las clasificaciones podra ser:

1. Clasificacin segn el medio:

Corrosin Qumica: son aquellos casos en que el metal reacciona con un medio no inico ( por ejemplo oxidacin en aire a alta temperatura, reaccin con una solucin de yodo en tetracloruro de carbono, etc).-

Corrosin Electroqumica: considerados desde el punto de vista de la participacin de iones metlicos, todos los procesos de corrosin son electroqumicos. Sin embargo, es usual designar corrosin electroqumica a la que implica un transporte simultneo de electricidad a travs de un electrolito. A este grupo pertenecen la corrosin en soluciones salinas y agua de mar, la corrosin atmosfrica, en suelos, etc.-

Corrosin Microbiolgica :la corrosin puede acelerarse debido a la presencia de organismos microbianos, ya sea porque estos fabrican especies agresivas o porque actan como catalizadores de las reacciones. La mayora de los organismos activos son bacterias que reducen u oxidan compuestos de azufre como parte de su metabolismo.-

Corrosin QumicaEspesores de xido:Al exponerse una superficie metlica limpia a la accin del oxgeno, el metal comenzar a reaccionar con ste y formar xidos. Segn la temperatura del ensayo y la concentracin de oxidantes se observarn diferentes comportamientos.- A baja temperatura, la primera etapa ser la formacin de una capa adsorbida de oxgeno. Si la temperatura es suficientemente baja o la concentracin de oxidante es escasa, la reaccin puede detenerse despus de formar esa capa adsorbida.- A mayor concentracin y temperatura del oxidante se forma una pelcula de xido, cuyo espesor vara segn las condiciones.-

Es usual diferenciar las pelculas delgadas de las gruesas, para estudiar el crecimiento de los xidos. Como clasificacin arbitraria podemos definir xidos delgados aquellos que tienen un espesor de 1000 A y xidos gruesos los que tienen un espesor mayor. Hasta no hace mucho tiempo se crea que las pelculas delgadas crecan en forma continua a partir de la capa adsorbida, se supona tambin que el espesor de la pelcula era uniforme. Se demostr ms tarde que la oxidacin como en la sulfuracin de metales, durante el crecimiento de la pelcula forma xidos y sulfuros respectivamente. Se trata de un proceso de nucleacin homognea que depende de la temperatura y presin del oxidante. Su existencia define propiedades importantes tales como textura, estructura y de los xidos ms gruesos.-

Capas gruesas y transporte:El metal y el oxgeno comenzarn a reaccionar formado xidos que, si no son voltiles, se acumularn sobre la superficie metlica. Al igual que con las pelculas delgadas, la primera etapa es la formacin de ncleos y posterior crecimiento.-

Si la pelcula es porosa y permite el libre acceso del oxgeno hasta el metal, el ataque continuar constante hasta consumir el metal o agotar el oxgeno. Se comportan de esta manera, los metales alcalino y alcalino trreos, ( Na, K, Ca, Ba, etc).-

Se ha comprobado que el crecimiento de los xidos est gobernado por difusin y que al disponer en un par de ejes coordenados las variables aumento de peso vs. tiempo, estas responden a una ley parablica. Cuando el metal puede presentar varias valencias el xido formado durante la oxidacin suele ser bastante complejo. Por ejemplo, el hierro en aire y a temperatura de 500C, forma una pelcula de xido de la siguiente estructura:

Hierro FeO Fe3O4 - Fe2O3 Aire

Estructura y estequiometra de los xidos:Tanto en sulfuros como en xidos, los aniones se presentan como un apilamiento compacto de esferas de igual dimetro. Los cationes se hallan distribuidos en los intersticios de dicho apilamiento compacto. Estas estructuras no son perfectas y la relacin en estos slidos, entre cationes y aniones no son estequiomtricas.-

Cuando un xido metlico est en contacto con alguno de sus componentes (metal u oxgeno), no se puede llegar al equilibrio termodinmico a menos que el xido deje de ser estequiomtrico (es decir que tenga alguno de sus componentes en exceso respecto a lo indicado en la frmula qumica). A pesar de que al introducir un componente en exceso se produce un consumo de energa, hay tambin un aumento de entropa en el sistema. El resultado de ambos hace que la energa libre presente un mnimo para un cierto grado de no estequiometra. En dicho punto se alcanza el equilibrio termodinmico. El grado de no estequiometra vara con la temperatura.-

Corrosin MicriobiolgicaComo los microorganismos que participan en este proceso habitan en gran variedad de sistemas naturales en condiciones ambientales muy diversas sobreviviendo en presencia de niveles de nutricin muy bajos, los casos de corrosin debido a ellos son muy variados. Puede decirse que salvo en aquellos casos en que las caractersticas fsico - qumicas del medio son incompatibles con la vida ( altas temperaturas, bajo pH, concentracin salina inhibitoria, etc.), es factible encontrar casos de corrosin microbiana en ambientes tan diferentes como suelos, agua dulce, sistemas de enfriamiento, tanques de almacenaje de combustible, estructura de piedra, etc.-

La corrosin microbiolgica est directamente vinculada con la electroqumica. En todos los casos se encuentra una zona andica donde se produce un proceso de oxidacin que conduce a la disolucin del metal (corrosin); mientras transcurre simultneamente la reduccin de algn otro componente del medio a travs de la correspondiente reaccin catdica. Los m.o. participan del proceso en forma activa sin modificar la naturaleza electroqumica del fenmeno.-

Los m.o. participan del proceso de corrosin: produciendo sustancias corrosivas, originadas en su crecimiento o metabolismo, que transforman un medio originalmente inerte en agresivo.

Originando celdas de aireacin diferencial por efecto de un desigual consumo de O2 en zonas localizadas.-

Destruyendo cubiertas protectoras sobre el metal, que son metabolizados por los m.o.-

Consumiendo sustancias inhibidoras de la corrosin y facilitando de esa forma la accin de iones agresivos presentes en el medio o producidos por el metabolismo microbiano; como es el caso de la corrosin microbiolgica de aleaciones de aluminio en los sistemas agua / combustibles.-

MTODOS DE PREVENCIN Y PROTECCINLos sistemas empleados para prevenir los casos de corrosin causados por los microorganismos generalmente consideran ms el aspecto electroqumico del proceso que el microbiolgico. As, los mtodos convencionales como el uso de cubiertas protectoras o la proteccin catdica, se emplean con frecuencia.-

La eliminacin del microorganismo causante del problema es difcil de lograr en suelos o sistemas abiertos, mientras que en tanques o sistemas cerrados puede ser ms factible por medio de bactericidas.-

Desde el punto de vista microbiolgico, se puede atacar el problema en dos aspectos fundamentales:

Destruyendo o inhibiendo el crecimiento o la actividad metablica de los microorganismos mediante el aadido de sustancia bactericidas al medio.-

Modificando las caractersticas del ambiente donde se desarrolla el proceso de corrosin para hacerlo inadecuado al desarrollo de los m.o. perjudiciales (aireacin en el caso de las bacterias anaerbicas, pH alejado del ptimo para el desarrollo, etc).-

En el caso de los bactericidas se debe procurar que cumplan con los siguientes requisitos:

especificidad adecuada sobre el microorganismo.

capacidad para mantener su accin inhibidora frente a otras sustancias presentes en el medio, en similares condiciones de pH y temperatura, no debiendo desarrollar tolerancia por parte del microorganismo.

no ser corrosivo para el sistema donde debe usarse.

En el caso de las bacterias reductoras de sulfatos, los cromatos se emplearon con xito, sobre todo considerando que son buenos inhibidores de la corrosin. -

Otros inhibidores empleados son clorofenoles, poliaminas y en el caso de los tanques de aviacin, el etilenglicol monometilter (EGME) y los compuestos orgnicos del boro resultaron altamente efectivos, considerando adems las propiedades anticongelantes.-

La otra manera de lograr contrarrestar la accin de las bacterias con relacin al proceso de corrosin se logra modificando las caractersticas del medio, para hacerlo de esa manera inadecuado al desarrollo de las bacterias. La forma de conseguirlo sera:

remocin de los metabolitos esenciales a las bacterias (eliminacin de las fuentes de azufre para los tiobacilos, por ejemplo)

modificacin de la concentracin de oxgeno ( en el caso de las bacterias anaerbicas la aireacin puede ser efectiva para inhibir el crecimiento bacteriano).

el pH tiene lmites ms o menos precisos para el desarrollo ptimo de cada bacteria, gralmente un pH menor a 5 puede inhibir el crecimiento de las bacterias sulfatorreductoras, pero ser sumamente peligroso desde el punto de vista corrosivo. Las condiciones de ligera alcalinidad pueden ser tiles en el caso del hierro o acero, y es posible alcanzar esa condicin en suelos aadiendo cal o carbonato de calcio.-

Otro mtodo al cual se recurre comnmente es el uso de cubiertas protectoras, es decir, alguna capa o recubrimiento que asle el metal del medio ambiente corrosivo. Su eleccin deber ser tal que contemple las caractersticas fsico, qumicas y bacteriolgicas del medio ambiente.-

Como ejemplos ilustrativos de la corrosin microbiolgica a continuacin citamos dos ejemplos:

El primer caso involucra la corrosin microbiolgica de estructuras de enfriamiento de acero inoxidable alimentadas por agua de ro. Se decidi obviar el uso de inhibidores de corrosin para evitar problemas de polucin ambiental empleando como material el acero inoxidable del tipo AISI 304 en refrigerantes y condensadores.-

El agua provena directamente del ro y era rica en slidos en suspensin y disueltos, as como en hierro y cloruros adems de microorganismos tales como bacterias de hierro y sulfatorreductoras.-

El tratamiento qumico de la torre de enfriamiento consista en cloraciones contnuas manteniendo los niveles residuales de cloro libre de 0,5 - 1 mg /l, controlndose el pH para mantenerlo entre 6,5 y 7,5 .

Los niveles de cloruro en la torre se controlaban para no exceder los 200 mg / litro.-

Luego de tres aos de funcionamiento, se encontraron diversos puntos de corrosin. Se observaron depsitos blandos sobre el sitio corrodo, generalmente en las zonas de bajo nivel de flujo. Una vez removidos los depsitos, los puntos de corrosin presentaban un aspecto brillante, mientras que las reas adyacentes bajo las empaquetaduras contenan productos de corrosin que desprendan hidrgeno sulfurado al tratarlos con Hcl.

El anlisis qumico de los depsitos revel altos niveles de hierro con muy escaso cloruro, manganeso o azufre. El anlisis microbiolgico mostr la presencia de Pseudomonas formadoras de pelculas en altas concentraciones, escasas bacterias del hierro y bacterias sulfatorreductoras.-

Un hecho importante es la presencia invariable de los depsitos antes descritos en los sitios de corrosin.

El mecanismo propuesto para su resolucin fue:

se produce una colonizacin de las juntas empaquetadas y rendijas con microorganismos formadores de pelculas en zonas de bajo caudal,

a medida que el depsito o pelcula crece, atrapa slidos suspendidos en el agua como xidos de hierro o tambin bacterias filamentosas que se desarrollan en presencia de altos niveles de hierro.-

el oxgeno que difunde en lo depsitos es consumido por las bacterias del hierro y las formadoras de pelculas creando condiciones de anaerobiosis.

las bacterias sulfatorreductoras se concentran y desarrollan en esas zonas.

las condiciones de anaerobiosis y el sulfuro biognico proveniente de las bacterias sulfatorreductoras conducen al ataque localizado del acero.-

CORROSIN ELECTROQUMICA A la temperatura ambiente la velocidad de oxidacin de los metales es en general lenta. Sin embargo, es sabido que a esta temperatura la velocidad puede ser muy elevada. Esto se debe a la accin de un mecanismo de ataque que no se haba considerado hasta ahora. A la temperatura ambiente la forma de corrosin mas frecuente es de ndole electroqumica.-

La hiptesis de que la corrosin es un proceso electroqumico es bastante antigua. La idea surgi como resultado de los primeros trabajos con pilas galvnicas, y se supuso que durante la corrosin actuaban micropilas en el metal. La demostracin cuantitativa de la relacin entre corrientes elctricas y ataque de metales en corrosin se debe a Evans; quien demostr que durante la corrosin se cumplen con las Leyes de Faraday.-

Origen de las corrientes elctricas durante la corrosin :En los procesos de corrosin electroqumica sucede que, en general, circulan sobre el material expuesto a corrosin corrientes elctricas que originan el ataque. Las causas ms frecuentes son:

Dos o mas metales distintos en contacto. (corrosin galvnica). Tal como ocurre con el aluminio en contacto con el cobre o con el grafito.-

Presencia de fases diferentes en una misma aleacin. Por ejemplo aleaciones termotratables de aluminio, aceros inoxidables sensibilizados, etc.-

Presencia de capas de xidos conductores de electrones. Por ejemplo, xido de laminacin en chapas de hierro, o capas de aceite carbonizado en el interior de los tubos de cobre.-

Diferentes grados de aireacin de una pieza metlica. Se observa que las zonas en que escasea el oxgeno se comportan como nodos cuando estn unidas a otras zonas con buena aireacin.-

Corrientes inducidas por circuitos elctricos mal aislados. Tal es el caso de las corrientes vagabundas en estructuras metlicas enterradas.-

Presencia de oxidantes en el medio, que causan la disolucin electroqumica de un metal an cuando este sea puro, sin segundas fases, y aislado de otros metales.-

2. Clasificacin segn la forma:

La corrosin toma muchas formas, de las cuales la ms simple es el ataque uniforme, es la ms comnmente encontrada y se caracteriza por el adelgazamiento progresivo y uniforme del componente metlico.

La corrosin uniforme se aprovecha en varios de los procesos de acabado de metales en los que, a travs de un control cuidadoso, es posible detener la corrosin en el punto en que la superficie metlica atacada tiene una apariencia atractiva o ha adquirido una capa deseada de producto de corrosin.-

La dificultad surge cuando, debido a una seleccin inadecuada de materiales o debido a factores geomtricos o de otro tipo, la corrosin surge de manera desigual. La ms frecuente de estas complicaciones es el ataque en hendiduras, en el cual la corrosin se concentra en huecos, y de hecho en dondequiera que se tiene algn tipo de discontinuidad geomtrica que influye en la disponibilidad del agente corroyente. La aereacin diferencial, es causante de la corrosin lateral preferencial que afecta a los automviles en pequeas descascaradas de pintura.-

Otro ejemplo de la corrosin desigual (inadvertida), es la causada por la yuxtaposicin de dos o ms metales, se denomina corrosin bimetlica o ataque galvnico, se caracteriza por la disolucin acelerada del metal ms reactivo. El ataque en los bordes del grano puede provocar el desprendimiento de granos enteros, esto es especialmente notable cuando se produce la corrosin en capas o exfoliacin, de nuevo la disolucin preferencial de un componente en una aleacin, si bien es til para mostrar variaciones en la composicin de la misma a pequea escala es indeseable en otros casos.-

Otras formas de corrosin desigual resultan de las variaciones en la reactividad producidas por capas superficiales la mas importante es el ataque por picado, una picadura es un hoyo que se desarrolla de tal manera que su ancho es comparable o menor que su profundidad. Por lo general es extremadamente localizado, es decir, las picaduras se encuentran muy separadas, pero a veces estn tan cercanas que se unen y se convierten en una superficie spera. Con frecuencia el picado sucede bajo una capa de producto de corrosin y de hecho, algunas veces iniciado debido a una forma de ataque por aereacin diferencial debajo de la capa. Cuando se presenta, el picado puede provocar la falla repentina en un componente que de otra manera sera inmune al ataque. Por lo tanto, es una de las formas de corrosin ms destructiva.-

Las tensiones mecnicas acentan el dao. Una superficie que de otra manera sera protectora puede ser fracturada por tensiones de traccin, por impacto y por friccin. La primera de estas, el agrietamiento por corrosin bajo tensin puede considerarse como una forma especial de ataque en hendiduras, puesto que las grietas que se desarrollan constituyen una regin que perpetua por si mismo el ataque localizado. La segunda forma de fractura de capas se encuentra ms comnmente en el ataque por colisiones (corrosin - erosin), que es consecuencia de las colisiones de las partculas inmersas dentro de un agente corroyente o pasta fluda, un mecanismo alternativo de ruptura de la capa superficial es la cavitacin causada por la explosin de burbujas de baja presin en la fase lquida. Los efectos de la tensin mecnica se manifiestan tambin en la fragilizacin por hidrgeno y el la corrosin - fatiga.-

La fragilizacin por hidrgeno, se lleva a cabo en una variedad de formas, pero en todos los casos es debido a la interaccin entre una tensin de traccin aplicada junto al H2 disuelto en la red metlica. Su manifestacin ms frecuente es el agrietamiento de juntas soldadas y otros aceros endurecidos cuando quedan expuestos a ambientes que generan hidrgeno como un producto de corrosin. Esto puede ser especialmente frustrante cuando el H2 es producido inadvertidamente por los sistemas de proteccin catdica diseados para prolongar la vida de la estructura.-

En la corrosin a temperatura elevada, el ataque uniforme es la forma ms comn, esto es, fundamentalmente debido a que todo sucede tan rpido que los sutiles efectos de la geometra o de las variaciones en las composiciones son menos obvios.-

Esta clasificacin es til cuando es necesario un estudio de evaluacin respecto de los daos producidos por la corrosin.-

Corrosin Uniforme: es la forma ms benigna de la corrosin. El ataque se extiende en forma homognea sobre toda la superficie metlica, y su penetracin media es igual en todos los puntos. Un ataque de este tipo permite calcular fcilmente la vida til de los materiales expuestos a l.-

Corrosin en placas: abarca los casos intermedios entre la corrosin uniforme y la corrosin localizada. En este caso la corrosin se extiende ms en algunas zonas, pero se presenta mas como un ataque general.-

Corrosin por picado: este tipo de ataque, as como el intergranular y el fisurante, son las formas mas peligrosas de la corrosin. En estos casos de ataque localizado la cantidad de material afectado no guarda relacin con la magnitud de los inconvenientes que puede causar. Durante el picado, el ataque se localiza en puntos aislados de superficies metlicas pasivas, y se propaga al interior del metal, en ocasiones formando tneles microscpicos.-

En la prctica puede presentarse como perforacin de caeras o tanques. Una variacin de la corrosin por picado es la denominada corrosin en rendijas ( crevice corrosion). Se presenta en uniones, intersticios, donde la renovacin del medio corrosivo solo puede producirse por difusin.-

Corrosin intergranular: se presenta como una franja estrecha de ataque que se propaga a lo largo de los lmites de grano. Este ataque se extiende hasta inutilizar el material afectado.-

Corrosin fisurante: conocida tambin como corrosin bajo tensin. Puede presentarse cuando un metal esta sometido simultneamente a la accin de un medio corrosivo y a tensiones mecnicas de traccin. Se forman fisuras que pueden ser transgranulares o intergranulares y que se propagan hacia el interior del metal, hasta que las tensiones se relajan o el metal se fractura. La velocidad de propagacin puede oscilar entre 1 y 10 mm./h.-

Clasificacin morfolgica de las formas de corrosin.

PASIVIDAD DE METALESLa pasividad de los metales es un fenmeno conocido desde hace ms de siglo y medio. Se estudi principalmente en hierro, tenindoselo por un fenmeno curioso, porque el metal se comporta como si fuera noble en condiciones en que cabra esperar fuera atacado muy severamente. En 1836 Faraday atribuye el fenmeno a la formacin de una fina pelcula de xido sobre la superficie metlica, y tal explicacin sigue an vigente.-

Adems del hierro, muchos otros metales presentar este fenmeno de la pasividad. En todos los casos se observa una caracterstica comn: la pasividad aparece por encima de un cierto potencial, llamado potencial de Flade. La pasivacin puede lograrse aplicando una corriente exterior o usando un oxidante lo bastante enrgico para hacer que el metal adquiera un potencial superior al de Flade.-

MECANISMOS DE PASIVACIN En la mayora de los casos prcticos parece bien establecido que la pasividad se mantiene por una pelcula superficial, probablemente de xido, o tal vez de algn otro compuesto. En todos estos casos parece tratarse de una pelcula tridimensional de espesor definido.-

Lo que no parece totalmente aclarado es el mecanismo de transicin del estado activo al estado pasivo. En ciertos casos (Ag en Cl, Pb en SO4 ), se sabe que se forman ncleos del producto pasivante que se extienden y llegan a recubrir por completo la superficie metlica. Sin embargo, en un gran nmero de casos, en particular los del hierro y el acero inoxidable, la explicacin de la pasivacin como proceso de nucleacin y crecimiento de xido no parece suficiente por la rapidez del proceso; se cree que en tales casos la pasivacin aparece por formacin de una monocapa de xido o hidrxido del metal en disolucin.-

POTENCIAL DE PASIVACIN:La pasivacin aparece a un potencial determinado, el potencial de Flade, que vara segn el metal y el medio corrosivo considerado. Se han hecho muchos estudios para relacionar

el valor de este potencial con el mecanismo de pasivacin. Se cree que el potencial de Flade vara con el pH de las soluciones. El hecho de obtener la misma dependencia del potencial de Flade con un pH en diferentes metales sugiere estar en presencia de un electrodo del tipo metal / xido. La reaccin qu se supone ocurre en dicho electrodo puede ser:

Me + H2O ! MeO + 2 H ++2e-

INHIBIDORESLos problemas de corrosin pueden evitarse mediante una adecuada seleccin de materiales, diseos y tcnicas de fabricacin. Sin embargo, suele ocurrir que en numerosas aplicaciones es ms econmico modificar el medio corrosivo que el material. Esto es particularmente cierto cuando el medio corrosivo tiene poco volumen o cuando se trata de una situacin temporal.

Se cuenta con gran variedad de inhibidores, dependiendo del proceso de corrosin que se desee inhibir. Muchos de ellos actan por mecanismos bien definidos, cuyo conocimiento permiti el desarrollo de nuevos y ms eficaces inhibidores. Otros, en cambio, se han hallado un tanto al azar, sin conocerse con precisin el porque de su eficacia. Hay casos en que el medio contienen inhibidores naturales, tal es el caso del agua potable, donde una afortunada concurrencia de factores hace que las tuberas de distribucin sean atacadas en grado apreciable. En este caso es una combinacin de pH, contenido en el oxgeno y CO, unidos a iones Ca y Mg junto con un bajo tenor en cloruros hacen que el medio resulte un poco corrosivo. En estas condiciones se forman sobre el acero pelculas con depsitos calcreos que lo protegen. Sin embargo, si la concentracin de calcio y de magnesio es muy baja, si el pH es bajo o si el contenido en cloruros es muy alto, el medio se torna corrosivo. En tales casos se debe recurrir a la adicin de otros inhibidores para atenuar la corrosin.-

ATAQUE LOCALIZADO DE METALES:Hasta aqu hemos visto procesos de corrosin homognea. En todos los casos el metal era atacado con igual velocidad en toda su superficie. Pero tambin se dijo anteriormente que la forma ms grave de corrosin es el ataque localizado.-

El ataque localizado aparece siempre como resultado de una heterogeneidad del sistema. Debido a ella, una zona del metal es atacada ms rpidamente que las otras. La heterogeneidad puede existir en el metal o puede producirse en el medio corrosivo, por lo que se puede intentar una clasificacin.-

Localizacin de la heterogeneidadTipo de heterogeneidadTipo de ataque

En el medioHeterogeneidad qumica

Heterogeneidad hidrodinmicaPicado

Corrosin en rendijas

Cavitacin

En el metalHeterogeneidad esttica

Heterogeneidad dinmicaAtaque intergranular

Disolucin selectiva

Corrosin bajo tensin

Corrosin bajo fatiga

UNA celda electroqumica es una combinacin del tipo siguiente:

Conductorelectrnico(metal)Conductorinico(electrolito)Conductorelectrnico(metal)

En ella pueden tener lugar procesos electroqumicos con el paso de una corriente elctrica. Si la celda electroqumica produce energa elctrica, causada por el consumo de energa qumica, se dice que tenemos una celda galvnica o pila. Si, en cambio, la celda electroqumica consume corriente de una fuente de corriente externa, almacenando como consecuencia energa qumica, se dice que tenemos una celda electroltica. Algunas celdas galvnicas reciben nombres especiales. Una celda de corrosin es una celda o pila galvnica en la cual las reacciones electroqumicas que tienen lugar conducen a la corrosin. Una celda de corrosin de dimensiones muy pequeas (por ejemplo ( < 0.1 mm) se conoce como celda de accin localizada o microcelda galvnica. Las celdas locales o micropilas se dan, por ejemplo, en aleaciones multifsicas o en metales con recubrimientos que presentan buena conductividad elctrica o en inclusiones de xidos, sulfuros, carbn, etc. La accin de estas celdas a menudo conduce a un ataque localizado, tal como picaduras o corrosin bajo tensin.

DEFINICIN DE NODO Y CTODO

Para la notacin de los dos electrodos en una celda electroqumica (galvnica o electroltica) son vlidas las siguientes definiciones generales: El nodo es el electrodo en el cual, o a travs del cual, la corriente positiva pasa hacia el electrolito. El ctodo es el electrodo en el cual entra la corriente positiva proveniente del electrolito.

Generalmente, se toman como vlidas las siguientes reglas:

1) La reaccin andica es una oxidacin y la reaccin catdica una reduccin.

2) Los aniones (iones negativos) migran hacia el nodo y los cationes (iones positivos) hacia el ctodo. Hay que hacer notar que particularmente en una celda galvnica, por ejemplo en una pila seca (Figura 9), la corriente positiva fluye del polo (+) al (-) en el circuito externo, mientras que dentro de la celda, la corriente positiva fluye del (-) al (+).

Figura 9. Direccin de la corriente positiva en una pila seca.

CORROSIN ELECTROQUMICA

La corrosin electroqumica es un proceso espontneo que denota siempre la existencia de una zona andica (la que sufre la corrosin), una zona catdica y un electrolito, y es imprescindible la existencia de estos tres elementos, adems de una buena unin elctrica entre nodos y ctodos, para que este tipo de corrosin pueda tener lugar. La corrosin ms frecuente siempre es de naturaleza electroqumica y resulta de la formacin sobre la superficie metlica de multitud de zonas andicas y catdicas; el electrolito es, en caso de no estar sumergido o enterrado el metal, el agua condensada de la atmsfera, para lo que la humedad relativa deber ser del 70%.

El proceso de disolucin de un metal en un cido es igualmente un proceso electroqumico. La infinidad de burbujas que aparecen sobre la superficie metlica revela la existencia de infinitos ctodos, mientras que en los nodos se va disolviendo el metal. A simple vista es imposible distinguir entre una zona andica y una catdica, dada la naturaleza microscpica de las mismas (micropilas galvnicas). Al cambiar continuamente de posicin las zonas andicas y catdicas, llega un momento en que el metal se disuelve totalmente.

Las reacciones que tienen lugar en las zonas andicas y catdicas son las siguientes:

nodo: Me Me n+ + ne-

ctodo: 2H+ + 2e- H2 O2+2H2O + 4e- 4OH- (medio cido)}(oxidacin)

(medio neutro y alcalino)(reduccin)

Ya que la corrosin de los metales en ambientes hmedos es de naturaleza electroqumica, una aproximacin lgica para intentar parar la corrosin sera mediante mtodos electroqumicos. Los mtodos electroqumicos para la proteccin contra la corrosin requieren de un cambio en el potencial del metal para prevenir o al menos disminuir su disolucin.

La proteccin catdica, en este sentido, es un tipo de proteccin (electroqumico) contra la corrosin, en el cual el potencial del electrodo del metal en cuestin se desplaza en la direccin negativa. Los principios de la proteccin catdica pueden ilustrarse mediante un diagrama termodinmico potencial - pH, como se muestra en la figura 10, en el caso del hierro (Fe).

Figura 10. Diagrama potencial -pH para el Hierro (Fe).

Consideremos un espcimen de acero al carbono sumergido en cido clorhdrico (HCl) de concentracin 0.1 M. El acero se disolver con desprendimiento de hidrgeno (H2). El potencial de corrosin del espcimen quedar entre los potenciales de equilibrio correspondientes al electrodo de H2 y Fe (puntos A y B en la figura 10).

De acuerdo con el diagrama, hay un camino para prevenir la corrosin mediante un cambio de potencial. Aplicando una corriente catdica, el potencial del espcimen de acero se desplazar en la direccin negativa, hacia la zona de inmunidad, en la cual el metal, termodinmicamente, se encuentra estable (no se puede corroer). Para lograr este desplazamiento del potencial en la direccin negativa, el objeto que se corroe se une elctricamente a un metal ms negativo en la serie electroqumica, un nodo, formando una celda galvnica en la que actuar como ctodo. Para que el metal est protegido catdicamente, el valor de su potencial de electrodo tiene que quedar por debajo de su potencial de corrosin en la solucin mencionada. Su disolucin ser as prevenida totalmente (proteccin catdica completa) o al menos disminuir (proteccin catdica incompleta). Como consecuencia de la corriente que circule en la celda galvnica formada, en el metal protegido catdicamente tendr lugar el desprendimiento de hidrgeno o la reduccin de oxgeno.