MEDIDAS ELECTROQUIMICAS POR MEDIO NO ESTACIONARIO

FUNDAMENTO TEORICO:

CURVAS DE TAFEL:Como en cualquier proceso electroqumico, la velocidad de corrosin viene dada por la corriente. Sin embargo, muchas veces nos referimos a la velocidad de corrosin en unidades de masa por unidad de rea por unidad de tiempo. Para dar una idea, una corriente de corrosin de 8Acm-2 en el acero, equivale a 20 mg dm-2 da-1. Es fcil la interconversin si se conoce la densidad del material. Ahora vamos a definir el llamado potencial de corrosin. Para hacerlo, debemos darnos cuenta de que la ddp entre los puntos andico y catdico puede ser virtualmente cero.As, el voltaje de la celda es cero, pero el metal puede haber adquirido un potencial que se podra medir frente a un electrodo de referencia externo. Este es el potencial que se conoce como potencial de corrosin

En cuanto a la corriente de corrosin, estar limitada por el paso ms lento de toda la secuencia de etapas que tienen lugar. Las posibilidades son:- La transferencia electrnica en el nodo.- El transporte de especies a travs del electrolito.- La transferencia electrnica en el ctodo.En el caso de la corrosin, el rea disponible es fundamental. Hay que entender que la corriente neta es cero. Pero se define la corriente de corrosin cmo la corriente cuando se alcanza un estado estacionario. La ecuacin que relaciona la corriente elctrica con cambios en el potencial del metal causados por una fuente externa es la ecuacin de Butler-Volmer; cuya forma matemtica es:

El trmino corresponde a la corriente catdica, y el trmino Corresponde a la corriente andica.

Esta ecuacin se puede representar como voltaje en funcin de corriente la representacin para el caso del hierro puede verse en la Figura 1y 2. El potencial a circuito abierto corresponde al corte de ambas curvas, este punto es tambin donde no fluye corriente neta es decir = 0.

La corriente de corrosin se puede estimar segn se muestra tambin en dichaFigura.

Las curvas corriente-potencial pueden ser simplificadas mostrando solo la parte lineal, a estos diagramas se les llama de Tafel, por ser el primero que propuso este tipo de simplificacin y son diagramas donde se representa el potencial en funcin del logaritmo de la densidad de corriente neta o total. Estos diagramas pueden ser utilizados para el clculo de la intensidad de corrosin. La Fig. 3 a,b muestra un diagrama para la corrosin de Hierro en medio cido.

CALCULO DE LA VELOCIDAD DE CORROSION:

METODO PENDIENTES DE TAFEL:Este mtodo emplea potenciales superiores a +120 y 120 mV del potencial a circuito abierto. La ecuacin de B-V para sobrepotenciales altos supone el despreciar una corriente frente a otra obteniendo: si el 120 Mv

si el - 120 mV

Conocidas como expresiones de Tafel.

Despejando

Si se representa, se obtiene una lnea recta de pendiente, Se llama pendiente de Tafel, en este caso ser la pendiente de Tafel andica, Del mismo modo desarrollando la expresin para -120mV, es decir la rama catdica obtendremos:

Si se representa :

, representa la curva de Tafel catdica.

Si representamos frente a logi se obtiene una representacin como indica la Fig. 4. Las pendientes de Tafel tienen unidades de volt/decada esta figura tambin ilustra como

La corriente de corrosin se puede obtener directamente de las grficas de Tafel por interseccin de ambas ramas como se observa en la Fig. 5. Conocida la icorr se puede calcular la velocidad de corrosin en m.d.d. usando para la conversin las leyes de Faraday.

POTENCIAL DE CIRCUITO ABIERTO:

Mtodo de polarizacin lineal: El mtodo de polarizacin lineal se basa en medidas de corriente en un margen de potencial estrecho entre +20 y 20 mV con respecto al potencial a circuito abierto. Al utilizar mrgenes de potencial pequeos es un mtodo no destructivo. La representacin que se obtiene en este mtodo se puede observar en la Fig. 6.

Si nos fijamos en la ecuacin de Buttler-Volmer y teniendo en cuenta que x0, la ecuacin (1) se reduce a

de la pendiente de la Fig. 6 se obtiene:

pendiente= resistencia a la polarizacin.

introduccin Rp y los valores de ba = pendiente de tafel andica y bc = pendiente de tafel catdica se calcula icorr, una vez caldulada se pasa a velocidad de corrosin en m.d.d.

En el estudio previo se ilustra como realizar las medidas experimentales y el tratamiento de estas para calcular la velocidad de corrosin de un acero.

MATERIALES:- Potenciostato- Multmetro digital.- Electrodo de Trabajo: (2) Acero al carbono.- Electrodo de referencia: Electrodo de Calomelanos.- Contraelectrodo: Grafito.

MTODO ELECTROQUMICO

Para la realizacin de las experiencias de polarizacin se precisa de una clula electroltica, donde se ponen en contacto el medio agresivo y el material metlico bajo estudio. Este constituye el electrodo de trabajo, cuyo potencial se mide o impone con respecto a un electrodo de potencial constante, el electrodo de referencia, cerrando el circuito con el contraelectrodo o electrodo auxiliar, generalmente de material inerte (Ver Figura 7)

El electrodo de trabajo (acero al carbono) se lija, lava y seca y se pesa. Se introduce en la clula electroltica como se indica en la Figura 3 junto con el contraelectrodo (grafito) y el electrodo de referencia (calomelanos plata-cloruro de plata). Se medir el potencial a circuito abierto (Ecorrosin) respecto del electrodo de referencia, para segudamente obtener las curvas de polarizacin tanto a campo alto como a campo bajo.

CURVAS:

CONCLUSIONES:

1. Las medidas de polarizacin por NYQUIST es mucho mejor que la medida por BODE.2. La curva de TAFEL solo permita hallar el i de corrosin. Se mantiene segn la norma 55 minutos sin corriente y los 5 minutos restantes se le aplica corriente, se puede trabajar con corriente alterna o continua.3. En la curva de BODE, el primer punto indica la resistencia de polarizacin ms la resistencia de solucin, y la parte ms baja representa la resistencia de solucin y el valle es la impedancia de corrosin.4. En la curva de NYQUIST, como la curva es continua, entonces habr corrosin o degradacin se material.5. Se debe de tener mucho cuidado al momento de manejar el potenciostato, pues cualquier variacin distorsionara la grfica en forma discontinua.6. En el potenciostato, electrodo de trabajo, electrodo de referencia y el electrodo auxiliar, deben de estar bien conectados.7. El electrodo de trabajo y el electrodo de referencia tiene que estar lo ms prximo posible para que no haiga ninguna perturbacin en el grfico.8. El orden de los cables contando de abajo hacia arriba es: