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UNIDAD V

Corrosión

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ÍndiceUnidad V: “Corrosión”

1. CONSIDERACIONES GENERALES................................................................................ 12. CORROSION DE LOS MATERIALES METALICOS .......................................................... 1

2.1. DEFINICION..................................................................................................... 12.2. COMPORTAMIENTO DE LOS METALES FRENTE AL OXIGENO Y EL AGUA ............. 2

3. FORMACION DE OXIDO............................................................................................. 43.1. TIPOS DE CORROSIÓN ..................................................................................... 43.2. CLASES DE CORROSIÓN EN LOS METALES ........................................................ 53.3. RESISTENCIA A LA CORROSIÓN DE LOS PRINCIPALES MATERIALES METÁLICOS 93.4. CAUSAS DE LA CORROSIÓN.............................................................................113.5. PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓN ............................................................123.6. PROCEDIMIENTOS EMPLEADOS CONTRA LA CORROSION .................................13

4. PROTECCIÓN CATÓDICA CONTRA LA CORROSIÓN ....................................................175. COMPORTAMIENTO DE LOS METALES FRENTE A LAS LEJÍAS .....................................196. RESUMEN................................................................................................................21

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UNIDAD V

“CORROSIÓN”

1. CONSIDERACIONES GENERALES

La corrosión es un ataque destructivo, lento y progresivo de un metal por la acción de unagente exterior. La corrosión atmosférica por ejemplo, es la producida por la accióncombinada del oxígeno y la humedad. La corrosión de los metales puede ser de naturalezaquímica o electroquímica. La corrosión química sólo se verifica en condicionesextraordinarias que comprenden un ambiente altamente corrosivo, una elevada temperaturao ambas cosas. Ejemplos: los metales en contacto con ácidos o álcalis concentrados. Sinembargo, la mayoría de los fenómenos que comprenden la corrosión de metales en contactocon el agua o en la atmósfera por películas de humedad, son de naturaleza electroquímica.La oxidación es aquella corrosión producida por la reacción química de un metal solamentecon el oxígeno y que produce su destrucción.Un factor que favorece directamente a la oxidación es la temperatura.La oxidación directa es aquella que se produce en casi todos los metales sin la adición decalor, debido a la acción del oxígeno en estado atómico debido a menor estabilidad de losátomos superficiales de los metales. Esta acción muy débil produce una película de óxidoque puede impedir el contacto con el resto de la superficie.Si se aumenta la temperatura la oxidación puede progresar por doble difusión, donde losátomos de oxígeno atraviesan la capa de óxido y atacan el interior del metal, hasta formarun espesor de óxido que detiene la oxidación.

2. CORROSIÓN DE LOS MATERIALES METÁLICOS

2.1. DEFINICIÓN

Corrosión es la reacción química, electroquímica o también fisicometálica de unmaterial metálico con su entorno, la cual conduce a una variación de sus propiedades.

Por regla general, los materiales son influidos por la atmósfera. En el aire seencuentran oxígeno, vapor de agua, humos, compuestos con azufre y fósforo, gasesde la combustión tales como dióxido de carbono o dióxido de azufre, ácidos diluidostales como el ácido carbónico. ácido sulfúrico y ácido nítrico. La mayor parte de losmetales están combinados con el oxígeno, el agua, el azufre, el fósforo o el carbono,en forma de minerales. Una vez que siderúrgicamente se han desecho estascombinaciones con gran consumo de energía, los metales tienden a volver al estadode panida. Esta es la causa de la destrucción (corrosión) que aparece en muchosmetales.

LOS METALES SE DESTRUYEN MÁS POR CORROSIÓN QUE POROXIDACIÓN.


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2.2. COMPORTAMIENTO DE LOS METALES FRENTE AL OXÍGENO Y EL AGUA

Ensayo: se sostienen en la llama tiras metálicas pulidas de hierro (Fe), cobre (Cu) vcinc (Zn). Pierden su brillo metálico y se recubren de una capa de óxido. Las capas deóxido forman una espesa capa protectora y evitan que continúe la oxidación hacia elinterior.

El cobre forma óxido de cobre: 2 Cu + O2 -> 2 CuOEl hierro forma óxido de hierro: 2 Fe + O2 -> 2 FeOSi se recuece hierro al aire, se forma cascarilla (Fe3O4, exactamente FeO. Fe2O3)El cinc forma óxido de cinc: 2 Zn + O2 -> 2 ZnOEl plomo forma óxido de plomo: 2 Pb + O2-> 2 PbOEl aluminio forma óxido de aluminio: 4 Al + 3 O2 -> 2 Al2O3

El magnesio forma óxido de magnesio: 2 Mg + O2 -> 2 MgO

Un metal es tanto más noble cuanto menos sea descompuesto por lacorrosión.


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3. FORMACIÓN DE ÓXIDO

El óxido se forma por contacto del hierro y sus combinaciones con el oxígeno del aire y elagua y tanto más deprisa cuanto más ácido contenga el agua. La resistencia a la oxidaciónes tanto mejor cuanto más bajo sea el contenido en carbono del acero.

Ensayos: las superficies de dos piezas una de fundición gris y otra de acero, se desengrasany se pulen con tela de esmeril. Ambas piezas se mojan en varios puntos con agua pura ycon agua que contenga ácido o sal.

Observaciones: aparecen manchas de óxido, más pronto y más intensas en la fundición grisy en los puntos rociados con ácido.

Las pequeñas partículas de hierro de la superficie de la pieza reaccionan con el agua y secombinan con el oxígeno formando óxidos. Aparece un óxido marrón poroso queposteriormente se levanta en forma de plaquetas. De esta forma el oxígeno y el agua.

3.1. TIPOS DE CORROSIÓN

Hay varias clases de corrosión dentro de las cuales se pueden distinguir tres tipos:

Corrosión uniforme.- El metal adelgaza uniformemente como por ejemplo cuandose ataca una plancha de cobre con ácido nítrico. La resistencia mecánica decreceproporcionalmente a la disminución del espesor.Corrosión localizada (perforante).- El metal queda picado, terminando porquedar con grandes rugosidades en su superficie. En este caso la capacidad dedeformación del metal disminuye más rápidamente de lo que podía esperarse por lapérdida de masa. Ejemplo de este tipo de corrosión es el agua de mar sobre el hierro.


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Corrosión intergranular.- Afecta a la unión de los granos de los constituyentes delos metales, debilitando la resistencia del conjunto, de tal manera que a veces serompen las piezas al menor esfuerzo, sin que exteriormente se observe ningunaalteración de la superficie.

3.2. CLASES DE CORROSIÓN EN LOS METALES

Se distinguen la corrosión química y la electroquímica:

Corrosión química.- Muchos metales pueden ser alterados desde la superficie porataques químicos. En estas reacciones juegan un papel importante el oxígeno y con élla oxidación. Además en estos procesos ejercen su actividad química los líquidos(humedad, ácidos, lejías, soluciones salinas) e incluso también los gases y vapores.Contribuyen a acelerar el proceso de corrosión las altas temperaturas.Si con la oxidación se forma una capa densa y consistente, como pasa, por ejemplo,con el cobre y el aluminio, esa capa actúa como protección contra el progreso de lacorrosión. Si, por el contrario, en la corrosión química se produce una capa suelta yporosa, por ejemplo, la herrumbre o el orín, no se obtiene con ella protección alguna.

Fig. Serie electroquímica de tensiones de los metales respecto al electrodoDe hidrógeno como potencial nulo


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Son especialmente resistentes a este respecto los metales llamados nobles como eloro, plata y platino.

Corrosión electroquímica.- Para que se produzca corrosión electroquímica tieneque existir un líquido conductor de la electricidad (electrolito) entre dos metalesdistintos. Son electrolitos: el agua, la humedad de la atmósfera o el sudor de lasmanos. En el caso de la corrosión electroquímica se producen idénticos procesos a losde un elemento galvánico.

Un elemento galvánico consta de dos sustancias distintas, que constituyen loselectrodos, por ej. Una placa de Cu y otra de Zn y de un electrolito. En este elementose produce una tensión eléctrica que va del polo positivo (Cu) al negativo (Zn). El Zncomo metal de polaridad negativa es corroído y el Cu por su polaridad positiva semantiene. Metales iguales no producen tensión alguna según sean los metales sepodrán obtener tensiones de distinta magnitud. El elemento Cu Y el Zn da 1,13 Voltios(empleando un determinado electrolito). La escala de tensiones adjunta se obtienecon respecto a polaridad del Mg (polaridad cero). El elemento con menos tensióngalvánica actuara como polo negativo y se corroerá por ello.

Fig. Elemento galvánico


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En la corrosión electroquímica se distinguen la corrosión de contacto, la corrosiónintercristalina, la corrosión transcristalina y la corrosión con tensión mecánica yformación de grietas superficiales.

Corrosión de contacto.- Si distintos metales sin capa aislante intermedia, se ponenen contacto con un electrolito, queda constituido un elemento de corrosión (elementogalvánico). En esta corrosión de contacto el metal menos noble resulta destruido.

LA DESTRUCCIÓN DE LA PLACA NEGATIVA DE UN ELEMENTO GALVÁNICO SEPRODUCE MÁS RÁPIDAMENTE CUANTO MÁS SEPARADOS ESTÉN ENTRE SÍ EN LA

ESCALA DE TENSIONES LOS METALES DE AMBAS PLACAS.


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Corrosión intercristalina.- Los cristales de un metal pueden ser distintos en cuantoa sustancia. Si se añade humedad se forman corrientes entre los cristales comoocurre en un elemento galvánico. Los cristales de polaridad negativa son destruidos,con lo que se destruye la estructura.

En oposición a lo que podríamos llamar una corrosión uniforme, puede tambiénpresentarse en zonas estrechamente limitadas se habla entonces de una corrosiónperforante. Este tipo de corrosión va desde las corrosiones planas, pasando por las decráter en forma de embudo, hasta las que perforan de parte a parte la pieza. Comoen este tipo de corrosión el progreso es especialmente rápido, produce con frecuenciadaños muy notables.

Corrosión de contactoZn como polo negativo resulta destruido

Corrosión de contactoGG como polo negativo resulta destruido


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Corrosión transcristalina.- Si hay grietas que pasan por el interior de los cristalesde un material pueden producirse, en caso de solicitaciones alternadas, tensioneseléctricas entre las partes de cada cristal. Esto conduce a la corrosión dentro de loscristales afectados. Este tipo de corrosión puede presentarse en los acerosausteníticos.

Corrosión con formación de grietas existiendo tensión mecánica.- Lacorrosión puede conducir a la formación de pequeñas grietas superficiales. Si sepresenta simultáneamente una pequeña solicitación mecánica, estas grietassuperficiales actúan como entalladuras con elevado peligro de rotura.

3.3. RESISTENCIA A LA CORROSIÓN DE LOS PRINCIPALES MATERIALESMETÁLICOS

La resistencia a la corrosión de los metales es muy diferente de unos a otros.El acero sin alear es poco resistente a la corrosión. Está constituido por cristales dediferentes clases que en la escala de tensiones se hallan muy distantes entre sí.El acero aleado presenta menores tensiones eléctricas intercristalinas y por esto esmás resistente a la corrosión que el acero sin alear.

Corrosión intercristalina Corrosión transcristalina


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El acero inoxidable esta aleado de tal modo que sus cristales son uniformes o estánmuy juntos unos a otros en la escala de tensiones.

El hierro fundido contiene carbono en forma de grafito y está por esto másexpuesto a la corrosión intercristalina. La superficie sin trabajar es más resistente quelas trabajadas a causa de la costra de fundición, que contiene menos grafito.

El cobre tiene cristales muy uniformes y es muy resistente. Además expuesto al airese recubre de una capa protectora, insoluble en agua.Bajo la acción de medios que ataquen al cobre, como por ejemplo el ácido sulfúrico ylos cloruros, puede verse impedida la formación de esta capa protectora y resultarmuy fuertemente atacado el cobre.

Las aleaciones cobre-zinc (latón) son menos resistentes a la corrosión que elcobre.

El aluminio puro por su posición en la escala de tensiones es un metal no noble.Pero como se recubre rápidamente de una capa densa de óxido densa, presenta amenudo una buena resistencia a la corrosión.

Las aleaciones aluminio son poco resistentes a la corrosión, sobre todo cuandocontienen cobre.

Las aleaciones de magnesio son extraordinariamente susceptibles a la corrosión.Entre sus cristales pueden presentarse una elevada tensión eléctrica. Las aleacionesde magnesio son también muy poco resistentes a las acciones químicas.

LAS SUPERFICIES LISAS, PULIMENTADAS OFRECEN MENOS SUPERFICIE DEATAQUE QUE LAS ASPERAS. MEJORAN POR LO TANTO LA CAPACIDAD DE

RESISTENCIA DE LOS METALES A LA COROSION.

El acero es más resistente a la corrosión que la fundición gris.

La capa de óxido del acero se forma por la acción del oxígeno y el agua.


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3.4. CAUSAS DE LA CORROSIÓN

La corrosión es un fenómeno muy complejo cuyas causas no se han aclarado porcompleto. Sin embargo actualmente se admite que la corrosión se produce por dosclases de acciones fundamentales:• La acción electroquímica.• La acción exclusivamente química.

La corrosión por acción electroquímica es la que tiene lugar sobre los metalesexpuestos a la atmósfera húmeda o sumergidos en agua o enterrados. Esta clase decorrosión puede producirse con fuerza electromotriz exterior (f.e.e.) o sin f.e.econstituyendo la corrosión galvánica.La corrosión química es la producida por los ácidos y álcalis y tiene interés para laconstrucción de aparatos resistentes a la corrosión de los productos químicos queintervienen en el proceso e fabricación.Existe otro tipo de acción corrosiva, la bioquímica, producida por bacterias y que tienelugar en objetos metálicos enterrados. Esta acción amerita un estudio particularmenteespecial.

Corrosión galvánica.- Es aquella producida sin f.e.e. aplicada, llamada tambiéncorrosión de contacto y se manifiesta cuando dos metales de distinta tensióngalvánica se ponen en contacto dentro de una solución como medio electrolítico.Sufrirá corrosión el metal de menor potencial que actuara como ÁNODO.

Ejm.: Si se produce un poro en una plancha de hierro galvanizado, se corroerá el zinc.Ya que POTFe (-0,44); en cambio, POTZn (-0,762).Si se produce un poro en una plancha de hierro estañado, se corroerá el Fe.Ya que PosSn (-0,136) y PotFe (-0,44).

A veces no es necesario que los metales estén en contacto sino que es suficiente queestén en las proximidades. Y más aun puede producirse corrosión sin que ni siquieraexista el otro material, bien sea por heterogeneidad del metal o por heterogeneidaddel medio circundante.

Heterogeneidad del metal.- Un trozo de tubería nueva insertado en un tramo detubería vieja, puede corroerse pues en general actuara de ánodo y la vieja de cátodo.Una impureza cercana a la superficie del metal es suficiente para iniciar una corrosiónelectroquímica (actuando la impureza de cátodo y el Fe de ánodo). Pueden ser causasde corrosión también:

• El estado de acritud de un metal después de un trabajo en frío.• El rayado de su superficie.• Diversos tratamientos térmicos que acentúan las causas de heterogeneidad del

material.

Heterogeneidad del medio circundante.- Las diferencias de temperatura y contenidode oxígeno, son causas frecuentes de corrosión, a este tipo de corrosión se denominaefecto Evans. Las partes de una pieza menos aireadas, ángulos vivos, rayasprofundas, funcionan como ánodos y son inmediatamente atacados.

SI EL ÁREA DEL CÁTODO ES GRANDE, CON RELACIÓN AL ÁREA DEL ÁNODO,SUFRIRÁ EL ÁNODO UNA CORROSIÓN MUY INTENSA Y SI EL ÁNODO ES GRANDE

CON RELACIÓN AL CÁTODO, LA CORROSIÓN SERÁ DÉBIL.


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La corrosión electroquímica que se produce con f.e.e. aplicada implica una velocidadde corrosión que ya no esta limitada a la diferencia de potencial de los metales encontacto como en la corrosión galvánica (sin f.e.e.), sino que aumenta en proporcióna la f.e.e. aplicada. Este tipo de corrosión, por ejemplo, es el producido por lascorrientes de retorno de los tranvías, que como se sabe tienen vuelta por tierra. Secalcula que 1 amperio circulando durante 1 año puede destruir 9 kg de hierro o 34 kgde plomo. Otro tipo de corrosión parecido a éste ha tenido lugar alguna vez en losedificios de estructura metálica que tenían circuitos eléctricos en contacto con laestructura.

La corrosión química puede producirse por la acción de ácidos no oxidantes dondeserán reemplazados en el ácido los iones de hidrógeno por los iones metálicos hastarestablecer el equilibrio:

M + 2 H+ H2 + M++

La acción de los ácidos oxidantes como el ácido nítrico por ejemplo (NO3H), disuelvena los metales del lado activo en forma de nitratos produciendo, en lugar de hidrógenolibre, compuestos hidrogenados como el amoníaco (NH3) y la hidroxilamina (N02HO).El ácido nítrico es además de ácido, un agente oxidante y puede producir películasprotectoras de oxido férrico (Fe2O3) en la superficie del hierro; se establece así unalucha entre las propiedades ácidas y oxidantes del reactivo. Si el ácido está diluidoprevalece el ataque ácido, pero si el ácido está concentrado prevalece la acciónoxidante, donde luego de un ligero ataque al principio queda el hierro autoprotegido.La acción de los álcalis, como el hidróxido sódico en solución se manifiestan sobretodo en el Zn, Al, Pb, Sn y Cu. Los metales más resistentes a los álcalis son el Ni, Ag yMg.

3.5. PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓN

La protección contra la corrosión y oxidación es un problema muy complejo, en el queintervienen tantos factores que no se puede pensar en una solución de protecciónuniversal.Los principales factores que se deben considerar en el estudio de las proteccionescontra la oxidación y corrosión son:

a. Clase y estado del metal.- Para esto hay que conocer:- Composición química.- Constitución.- Estructura.- Impurezas que contiene.- Procedimientos de elaboración.- Tratamientos térmicos y mecánicos, etc.

b. Medio en el que se encuentra.- El ataque partirá del medio en el que se encuentrael metal, por lo tanto cuanto mejor se conozca, se podrá prever la clase decorrosión que pueda producir y los medios para evitarla:- Naturaleza química.- Concentración.- Porcentaje de oxígeno disuelto.- Índice de acidez (PH).- Presión, T°, etc.


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c. Clase de contacto entre el metal y el medio en que se encuentra.- Básicamentequeda definido por:- Forma de la pieza.- Estado de la superficie.- Condiciones de inmersión.

3.6. PROCEDIMIENTOS EMPLEADOS CONTRA LA CORROSIÓN

RECUBRIMIENTOS NO METÁLICOSEl aceitado y el engrasado se emplean en los casos en las que las piezas deban serbrillantes. Las grasas y aceites no deben contener ácidos.Pintar a brocha o a pistola. El minio de plomo forma una capa protectora impenetrablede pintura de imprimación, sobre la que se aplica óleo o barniz de acuerdo con suaplicación.El esmaltado se hace mediante espolvoreo o aplicación con pistola de polvo yesmaltes y cocción posterior a 800°C ó 1 000°C (para que no sea poroso). Esterecubrimiento es resistente a los agentes químicos y al calor. La masa de esmaltar secompone de polvo de vidrio, que es una mezcla de cuarzo, feldespato, arcilla ycolorantes.Los recubrimientos plásticos se obtienen por inmersión en plástico líquido o bienpor lacado. Las pinturas de aceite corrientes están siendo desplazadas cada día máspor lacas de resina sintética, celulósica y al clorocaucho (poliuretano clorado). Por otraparte existen lacas al horno que secan a 120 ó 150°C y que proporcionan una buenaprotección contra la corrosión.

RECUBRIMIENTOS METÁLICOSRevestimiento por inmersión en metal caliente. EL estaño y el cinc son losmetales que más se usan para producir revestimientos metálicos en esta manera.

(a) Estañado por inmersión en caliente. El estañado se usa principalmente en lamanufactura de recipientes y cajas para el empaquetado de una variedad ampliade alimentos. Las propiedades no tóxicas del estaño, combinadas con su buenaresistencia a la corrosión y la facilidad con que pueden soldarse los artículoscubiertos con estaño, lo hace un metal muy útil para revestir artículos que entranen contacto con todo tipo de alimento.

La hoja de acero dulce que se usa para la manufactura de hojalata, tienealrededor de 0,25 mm de grueso y, después de recocida, se limpia de cualquieróxido presente, sumergiéndola en un baño ya sea de ácido sulfúrico diluido o deácido clorhídrico diluido. La unidad de estañado comprende un recipientecontrolado termostáticamente, que contiene estaño fundido y en el cual sesumerge un sistema de guías y rodillos para llevar las hojas antes tratadas através de una capa de fundente fundido al estaño y luego, hacia arriba y fuera delestaño, a través de una capa de aceite de palma. Al pasar por el aceite de palma,las láminas se sujetan a una acción de compresión por medio de rodillos de aceroestañados, que sirven para controlar el espesor final del revestimiento sobre lasláminas.

Después de abandonar la máquina de estañado, las láminas se enfrían y limpian,generalmente lavándolas en un detergente alcalino. Finalmente, se pulenutilizando ya sea aserrín o viruta de madera.


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Muchos otros artículos de hierro y acero usados en la producción de alimentos,son revestidos por estañado de inmersión en caliente. Estos artículos incluyenlatas de leche, utensilios de mesa y máquinas domésticas para rallar. Después delimpias, desengrasadas y decapadas, las componentes se sumergen en unrecipiente que contiene estaño fundido sobre cuya superficie se encuentra unacapa fundente. Si las operaciones se han conducido correctamente, se obtiene unacabado brillante que requiere poco acabado ulterior.

(b) Galvanizado por inmersión en caliente. El término 'galvanizado" se deriva delnombre de Luigi Galvani, fisiólogo italiano cuyas clásicas observaciones en ranasmuertas, en 1786, condujo al desarrollo de la celda eléctrica, por Volta. En 1829,Faraday observó que cuando el cinc y el hierro, en contacto entre sí, se exponíanal aire en presencia de una solución salina, el hierro no se oxidaba, mientras que,si se retiraba el cinc, el hierro se oxidaba rápidamente. Faraday atribuía esto al"efecto de acción química... para excitar a la electricidad". En 1836, el francésSorel obtuvo una patente para un proceso de revestimiento de acero con cinc porinmersión en caliente y dio al proceso el nombre de 'galvanización'. La palabra seusaba para indicar la protección electroquímica de sacrificio que otorgaba el cinc alhierro.

Antes de ser galvanizada, la superficie del acero debe limpiarse completamente,ya sea por perdigones o, más generalmente, por inmersión en ácido sulfúricodiluido. Con objeto de evitar la contaminación del cinc fundido por el hierro, lapieza se lava para eliminar todo resto de sal de hierro formada en el decapado. Esnecesario, sin embargo, proteger la superficie del trabajo de nueva oxidación, demanera que se sumerge en un baño de fundente consistente de una solución decloruro doble de cinc y amonio. Este fundente generalmente se seca sobre lasuperficie, en un horno que tiene un tiro adecuado y que trabaja a bajatemperatura para evitar la interacción entre el fundente y la superficie del hierro.

La pieza, con su capa protectora de fundente, se sumerge entonces en el baño decinc fundido. El fundente se desprende, formando una capa en la superficie delbaño, que a su vez está protegido de la oxidación y la superficie de la pieza quedalimpia de manera que inmediatamente es mojada por el cinc fundido. El espesorde la capa producida depende principalmente, de la temperatura de su baño y dela rapidez con que se retire la pieza; pero los artículos galvanizados de buenacalidad deben tener entre 300 y 600 g de cinc por metro cuadrado de superficie.Pueden obtenerse capas de cinc más delgadas y más flexibles, usando un baño decinc con 0,2% de aluminio. Esto limita la formación de los compuestos íntermetálicos de hierro y de cinc sobre la superficie de la lámina. Además del hierrocorrugado para techos, la mayor parte de los productos galvanizados incluyecubotas, tolvas, alambre de púas tanques de agua, accesorios marinos, equipoagrícola y marcos de ventanas.

Revestimiento por medio de metal fundido atomizadoLa atomización (en el sentido metálico) consiste en proyectar partículas de metalfundido por medio de una pistola especial, utilizando un chorro de aire comprimidoa una superficie previamente preparada. La preparación de la superficie incluye,generalmente, el limpiarla con un abrasivo. Las partículas de acero han desustituir a la arena sílice para este objeto, debido a los peligros de silicosis quese encuentran cuando se usa esta última. El metal que se usa más comúnmentepara atomizar es el cinc, aunque también pueden depositarse en esta forma capasde aluminio, estaño, plomo, soldadura, cadmio, plata, cobre y acero inoxidable. Seusan muchos tipos diferentes de pistolas para atomizar cinc; pero en todas ellas


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se proyecta el cinc fundido sobre la superficie que ha de cubrirse por medio de unchorro de aire comprimido precalentado. En un proceso, se alimenta cinc fundidoa 470°C, por gravedad, al chorro de aire comprimido; en otro, se transporta polvode cinc a través de una flama en un soplete, fundiéndose así. Otro método, es elde alimentar alambres de cinc axialmente al centro de la flama del soplete. Elchorro de aire comprimido desintegra la capa de metal fundido al formarse,atomizando al mismo en una boquilla.En otro proceso más, inventado por el Dr. Schoop, el originador de los procesosde atomización de metal, se utiliza electricidad en lugar de gas para calentarpistolas que utilizan alambre de cinc. En esta pistola, se produce un arco entre dosalambres de cinc, de manera que sus extremos se funden continuamenteconforme se alimentan los alambres hacia adelante. Las partículas de metal sonarrastradas por un chorro de aire comprimido. La atomización de metal tieneamplias aplicaciones en vista de su portabilidad y flexibilidad; por lo que, puedenatomizarse estructuras de gran tamaño, por ejemplo, tanques de almacenamiento,pilotes y puentes sobre el lugar de colocación.

Baño metálico.- Una pieza limpia se sumerge en un baño metálico, por ejemplo,una chapa de acero en cinc. A continuación, se deja escurrir el metal sobrante,quedando una capa delgada. Un recubrimiento de este tipo es el cincado al fuego.

Acciones protectoras del estaño y el Cinc.- En la chapa de acero estañada con lasuperficie dañada, el estaño es electroquímicamente más noble que el hierro, demodo que los iones y hierro pasan a la solución. La corrosión prosigue por debajodel recubrimiento metálico y forma óxido de hierro que por su gran volumen hacesaltar la capa de estaño (oxidación interna).

En la chapa de acero cincada con la superficie dañada, el cinc es menos noble queel hierro y hace de cátodo. El cinc es destruido, por lo que se forma un flujo deelectrones del cinc al hierro.

Procedimiento galvánico (niquelado, cromado, cobreado). La pieza limpiase sumerge en una solución de sal metálica y se une por el polo negativo a unafuente de corriente continua. El polo positivo se fija el metal de recubrimiento. Porla acción de la corriente eléctrica los iones metálicos cargados positivamenteemigran de la solución de la sal a la pieza, donde toman electrones y seconvierten en átomos metálicos neutros que se depositan sobre la superficie de lapieza.El metal de recubrimiento se disuelve por tanto en la misma cantidad que seseparan los átomos metálicos de la pieza.

Protección con capas metálicasLa protección que dan las capas metálicas puede ser “directa” o “de sacrificio”. Laprotección directa depende de una película interrumpida de metal que cubre alartículo y, si la película se rompe, la corrosión puede ser acelerada por la acciónelectrolítica entre la película y el metal que cubre. Con el desgaste de la protecciónde sacrificio, sin embargo, la película metálica se convierte en el ánodo, en casode rotura de la película y en estas condiciones se disuelve de preferencia, sobre lasuperficie que cubre. Se sigue que, cuando la protección se limita al tipo directo,como es el caso de las capas de estaño sobre el acero, la calidad del revestimientoes muy importante, ya que la aceleración y no la inhibición de la corrosión, son lasconsecuencias de una rotura en la película. En ambos casos, naturalmente, laprotección del tipo directo es el objetivo fundamental del proceso de recubrimientometálico y es solamente, bajo la posibilidad de rotura de la capa de recubrimiento


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que deben considerarse los efectos de la acción electrolítica. Se dispone de variosmétodos para la producción de revestimientos metálicos. Los que más se usan sonel de galvanoplastia o el de inmersión de los artículos que van a revestirse enun baño de metal fundido. En algunos casos, puede ser producida una buena capacalentando los artículos que han de recubrirse en el seno del metal finamentepulverizado y, además, se usa un proceso netamente especializado conocido como"cladding".

Cladding. Este proceso se aplica principalmente a la manufactura de lámina"clad". El metal básico se coloca entre piezas de metal de revestimiento, en formasimilar a la madera triplay y el grupo se introduce a una laminadora que lo reduceal espesor requerido. El "Alclad", que es duraluminio revestido con aluminio puro,es posiblemente el más conocido de estos productos, aunque también se fabricanel "Niclad" (acero cubierto por níquel).

Chapeado (ALCLADING). Consiste en el laminado de capas metálicas finas sobreun metal base. De esta forma se ahorra material caro.

A pistola (METALIZADO). Con aire a presión se aplican metales líquidos. Porejemplo, plomo, cinc e incluso acero, sobre una pieza.

RECUBRIMIENTOS QUÍMICOSPavonado. Protección por medio de capas de óxido. En algunos casos, la capa deóxido que se forma sobre la superficie de un metal, es muy densa y de granadherencia. En efecto, protegerá a la superficie metálica que cobre de la oxidación.Los aceros inoxidables deben su resistencia a la presencia de una alta proporción decromo, que es uno de los elementos que forma capas de óxido impermeables aloxígeno. El "pavonado" del acero ordinario al carbono, cuando se calienta en aire,produce una película de óxido de naturaleza tal que ofrece una protección parcialcontra la corrosión.Se da a las piezas de acero una protección superficial negra por combustión repetidacon aceite a 400°C. Este procedimiento no proporciona ninguna protecciónpermanente.

Fosfatado (llamado también bonderizado). Por rociado o inmersión se aplica unasolución acuosa de fosfato de manganeso o de cinc (sales de ácido fosfórico) a lasuperficie metálica, previamente desoxidada y desengrasada. De esta manera seforma una capa protectora de fosfato de hierro. Generalmente sirve de base paraotras capas protectoras.

El tratamiento superficial electrolitico (ANODIZADO).- Consiste en la oxidaciónartificial para reforzar las capas de óxidos naturales de las aleaciones de aluminio. Losdefectos de planicidad, grietas y arañazos son visibles después del tratamiento. Lacapa de protección es sólida y no se desprende.El anodizado (aluminio oxidado en el ánodo), se realiza en un baño de ácido sulfúricoempleado como electrolito donde se pone una placa de plomo (como polo negativo) yla pieza de aluminio (como polo positivo). Si se hace pasar una corriente continua, enla pieza se forma una capa de óxido debido al oxígeno liberado.

Anodizado. Ya se ha mencionado: la protección que recibe el aluminio, por la capanatural de óxido que se forma sobre su superficie. La oxidación anódica o anodizadoes un proceso electrolítico que tiene por objeto hacer más gruesa esta capa de óxido.Este proceso se puede aplicar por varias razones, tales como dar una "apariencia" depintura, proporcionar una capa aislante para un conductor eléctrico o una superficie


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que pueda colorearse y, finalmente, aumentar la resistencia del aluminio contra lacorrosión.

Antes de ser anodizada, la superficie del artículo debe estar químicamente limpia. Eltratamiento preliminar incluye sopleteado con arena, cepillado o pulido en barril,según la naturaleza de la componente. Luego es desengrasado, ya sea en líquido ovapor de tricloroetileno; o bien por limpieza electrolítica. Este último proceso se usaprincipalmente en superficies altamente pulidas. El artículo constituye el cátodo de unbaño electrolítico que comprende una solución al 1% de hidróxido de sodio y eltratamiento continúa durante aproximadamente medio minuto, con 14 voltiosaplicados y una densidad de corriente de 550 amperes por metro cuadrado. Elmecanismo de este proceso de limpieza es principalmente, de "flotación" de la capade grasa, por las burbujas de hidrógeno que entrega la superficie del artículo queconstituye el cátodo.

En la operación de anodizado que sigue, el artículo de aluminio que se está tratando,se constituye el ánodo en un electrolito que contiene ácido crómico, sulfúrico uoxálico; el cátodo es una placa de plomo o acero inoxidable. Cuando pasa unacorriente eléctrica, se forma oxígeno en el ánodo que inmediatamente se combina conla superficie de aluminio del articulo. La capa de óxido así formada, crece hacia afueraen la superficie del aluminio. EL espesor formado de una capa anódica satisfactoriaproducida comercialmente, varía entre 0,07 y 0,15 mm y una película con esteespesor, puede formarse anodizando una componente en solución al 15% de ácidosulfúrico a 20 cc durante unos 30 minutos, usando una densidad de corriente de 100amperes por metro cuadrado con un voltaje de celda de 15 voltios. Un periodo detratamiento más prolongado produce una película más gruesa pero suave yesponjosa, que no sería satisfactoria en servicio. El espesor de la capa naturalproducida sobre una superficie de aluminio por exposición al aire a temperaturasnormales, es del orden de 0,000 013 mm.

La superficie producida por anodizado puede colorearse sumergiéndola en baloscalientes o fríos, de tintes; pero, independientemente que la película esté o nocoloreada, siempre deberá ser "sellada". El revestimiento anódico es algo poroso alabandonar el tanque electrolítico y es fácil de colorear; pero el sellado hace im-permeable al revestimiento. Un proceso de sellado simple pero muy efectivo, consisteen el tratamiento con agua caliente o hirviente, que hace al revestimiento noabsorbente sin cambio visible en apariencia. Otro proceso sellador incluye eltratamiento en soluciones al 1% de acetato de níquel o cobalto, a 100°C, seguido deebullición del agua, aplicación de aceite de linaza o lanolina a la superficie o laaplicación, cuando el artículo está aún tibio, de una mezcla de partes iguales detrementina, ácido oleico y ácido esteárico.

4. PROTECCIÓN CATÓDICA CONTRA LA CORROSIÓN

Si se une mediante un conductor la varilla de Mg con el cuerpo de acero a proteger, el Mgdesprende iones (elemento galvánico). Los electrones liberados en el Mg fluyen hacia elacero y generan una tensión mediante la cual se evita que los iones se desprendan delhierro y destruyan el metal.


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La protección catódica consiste en incluir la pieza que se desea proteger en un circuitoeléctrico con f.e.e. aplicada o sin ella, de manera que el metal haga de cátodo. Este métodose funda en el hecho comprobado que si se sumergen dos metales de distinto potencialgalvánico, por ejemplo, cinc y hierro, se produce una corriente eléctrica a través delelectrolito, que va del metal anódico, en este caso el cinc, al catódico, que es el hierro. Eneste caso el hierro resulta protegido a costa de consumirse el cinc. Los ánodos másutilizados, cuando se aplica sin f.e.e. son el cinc, aluminio, magnesio o aleación rica enmagnesio. El aluminio tiene el inconveniente de formar una capa de óxido que disminuye suacción protectora.Los cascos de los navíos se protegen contra la corrosión galvánica producida por la acciónde las hélices de bronce colocando ánodos de cinc o de magnesio en el casco en lasproximidades de la hélice.

Los ánodos utilizados cuando se emplea la protección anódica, con suministro de f.e.e.,pueden ser de hierro, generalmente tubos o chapas viejas, pues ya no es necesario que elmetal protector tenga distinto potencial galvánico que el metal protegido. La fuente decorriente eléctrica debe ser continua y generalmente se emplean rectificadores o baterías deacumuladores.La densidad de corriente necesaria para obtener protección por m2 de superficie metálicapuede variar según el aislamiento de la pieza según:

• Acero sin aislamiento........................5 - 50 A/m2

• Acero con aislamiento medio.............0,5 - 4 A/m2

• Acero bien aislado............................0,05 - 0,25 A/m2

Calor entregado al caldero: 1194 - (180 - 32) = 1046 BTU / lb

La sherardización es un proceso de cementación, similar en muchos aspectos a lacarburación, en el cual se hace que el cinc se combine con el hierro o acero de la superficie,calentando la piedra con polvo de cinc a una temperatura abajo del punto de fusión delmismo. La primera patente para este proceso, fue adquirida en Londres, en 1901, porSherard Cowper-Coles, en cuyo honor está nombrado el proceso. Pueden obtenerse capasmucho más delgadas por sherardización de las que son posibles con galvanización por

LA PROTECCIÓN CATÓDICA EXIGE EL SACRIFICIO DELMETAL QUE HACE DE ÁNODO.

Protección catódica contra la corrosión.


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inmersión en caliente y, generalmente, se emplean alrededor de 160 g por metro cuadradode superficie revestida.Como en todos los demás procesos de recubrimiento, la superficie de la pieza debeprepararse adecuadamente antes. Esto, generalmente involucra el desengrasado, seguidode un decapado en ácido, que puede ser clorhídrico al 50%, frío o sulfúrico, caliente al 10%.Se usa también el perdigonado, particularmente en el caso de piezas de hierro colado, pararetirar el grafito y la arena de corazones.El trabajo se empaca en tambores de acero dulce, junto con algo de polvo de cinc. Lostambores se calientan a 370°C y se giran lentamente de manera que la acción delmovimiento ponga todas las componentes en contacto con el cinc en polvo.El "cromado" (de cromo) y la "calorización" (aluminio) son procesos basados en un principiosimilar al de sherardización.

Electro-chapeado. La formación de capas metálicas por depositación eléctrica es ya bienconocida y puede usarse en muchos metales, incluyendo cobre, níquel, cromo, cadmio, oroy plata. Pueden también depositarse eléctricamente estaño y cinc y la capa así formadatiene ventajas sobre la producida por inmersión en caliente, por lo que respecta aflexibilidad, uniformidad y control del espesor de la película.

Los procesos ordinarios de desengrasado y decapado, deben aplicarse en la superficie antesde intentar el electrochapeado. La mayor parte de los casos de pelado y ampollado de lacubierta de una placa de cobre, se deben a una inadecuada preparación de la superficie. Elautor ha visto objetos en los cuales la capa de cromo ha sido depositada sobre la escama deóxido, dando como resultado el inevitable pelado del cromo. |

En el proceso de electrochapeado propiamente dicho, el artículo se constituye en el cátodode una celda electrolítica. Algunas veces, el metal que va a depositarse está contenido comouna sal soluble en el propio electrolito y en este caso el ánodo es un conductor no reactivo,por ejemplo, acero inoxidable, plomo o carbono. En la mayor parte de los casos, sinembargo, el ánodo consiste de una placa de metal puro que se está depositando y elelectrolito contendrá una sal o sales del mismo metal. Entonces, el ánodo se disuelvegradualmente manteniendo la concentración del metal en el electrolito al ser depositadosobre los artículos que forman el cátodo.

Las condiciones bajo las cuales tiene lugar la depositación son muy importantes, de maneraque el voltaje de la celda, la densidad de corriente (medida en amperes por metro cuadradode superficie catódica); la relación de área de ánodo a área de cátodo y el tiempo dedepositación, así como la composición y la temperatura del electrolito, deben controlarseestrictamente si se desea obtener una película uniforme, adherente y libre de poros.

5. COMPORTAMIENTO DE LOS METALES FRENTE A LAS LEJÍAS

Muchos óxidos metálicos se combinan con el agua formando bases (hidróxidos), sussoluciones acuosas se llaman lejías. Lejías conocidas: el hidróxido sódico, el amoniacolíquido y la lejía potasa. Se utilizan para limpiar piezas sucias o útiles de trabajo, así comograbar (corroer) por ejemplo, el aluminio.

Para comprobar la presencia de lejías se emplea papel de tornasol rojo, que vira a azul.

Las lejías poseen acción mordiente. Las sustancias animales, vegetales, colorantes y lacasson destruidos fácilmente. Se elimina la suciedad. Los metales también son atacados por laslejías.


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Ensayo: en una copa de cristal con hidróxido sódico al 25% se sumerge trapo de lana sucioy una chapa de aluminio.

Observación: la lana se hinca y la suciedad se disuelve. La chapa de aluminio es atacadaconsiderablemente.

Resumen: las lejías se forman con los óxidos de metales no nobles, por ejemplo, elhidróxido sódico (NaOH), la lejía de potasa (KOH), el hidróxido de calcio (Ca(OH)2) (calapagada), pero la solución de amoníaco. (NH4OH) también es una lejía.

Comportamiento de los metales frente a los ácidos

Ácidos inorgánicos importantes son el ácido clorhídrico (HCl, el ácido sulfúrico (H2S04), elácido nítrico (HNO3) y el ácido carbónico (H2CO3). Propiedades comunes de los ácidos son:• Tienen sabor ácido.• Atacan la piel, decapan y destruyen el tejido celular.• Atacan a los metales no nobles.• Destruyen y blanquean los colorantes.• Eliminan las capas de óxido de los metales.

Los ácidos se forman por regla general de la reacción de los óxidos no metálicos con elagua.

Ensayo: si en una probeta con pie se quema azufre, se forma dióxido de azufre: S + O2 -> SO2. El dióxido de azufre se combina con el agua y da ácido sulfuroso:SO2 + H2O -> H2SO3.

Los ácidos se reconocen mediante indicadores. El papel indicador más conocido contienetornasol.El papel de tornasol azul vira a rojo con los ácidos.

Ácido clorhídrico

El ácido clorhídrico es uno de los ácidos más fuertes químicamente, se compone dehidrógeno (H) y cloro (Cl). El HCl se llama cloruro de hidrógeno y es un gas de olorpenetrante que, disuelto en agua, da: ácido clorhídrico. El ácido clorhídrico disuelve lamayoría de los metales no nobles, así como sus óxidos.

Ensayo: el ácido clorhídrico disuelve los óxidos metálicos.Se frota con un trapo impregnado de ácido clorhídrico al 5% una chapa de cinc, acero ocobre oxidada.Observación: Los metales se ponen brillantes: los óxidos metálicos se han combinado con elácido clorhídrico formando cloruros.

Ácido sulfúrico

El ácido sulfúrico es un líquido oleoso. Concentrado, se llama ácido sulfúrico fumantecontiene solamente un 1,5% de agua. La composición química es hidrógeno, azufre yoxígeno (H2S04). Ataca fuertemente y actúa sobre las substancias orgánicas carbonizándo-las. El ácido sulfúrico diluido se utiliza para eliminar las capas de óxido.

Ejemplo: el óxido de cobre se transforma químicamente en sulfato de cobre, debido alataque del ácido sulfúrico.


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CuO + H2SO4 -> CuSO4 + H20. Las sales del ácido sulfúrico se llaman sulfatos.

Ensayo: el ácido sulfúrico destruye las sustancias orgánicas. Si se echan unas gotas de ácidosulfúrico concentrado sobre un terrón de azúcar o sobre un pliego de papel, al cabo de unosminutos aparecen puntos negros (carbono).

Con el agua se mezcla el ácido sulfúrico altamente concentrado calentándose fuertemente.

Ensayo: en una ampolla tubular llena a medias de agua, se vierte lentamente, gota a gota.ácido sulfúrico concentrado, controlando la temperatura.

Observación: en el termómetro se comprueba un fuerte aumento de la temperatura. Si semanipula incorrectamente, el ácido puede salpicar, produciendo graves heridas en la piel.

Ácido carbónicoEn la combustión de los compuestos de carbono (madera, papel, carburantes) se formadióxido de carbono (CO2). El aire respirado por los hombres y los animales contiene un 4%,los gases de escape producidos en las máquinas motrices de combustión interna, de 6 a12% de dióxido de carbono. Con el agua se combina el dióxido de dióxido de carbonoformando pequeñas cantidades de ácido carbónico: CO2 + H2O —> H2CO3. El aire húmedo yel agua contienen siempre ácido carbónico, por lo que atacan a los metales. Las sales de losmetales y ácido carbónico se llaman carbonatos. Así. Por ejemplo, el plomo y el ácidocarbónico forman una capa de carbonato de plomo difícilmente soluble que, al contrario queel plomo puro, no es soluble en agua. El hierro se combina con el ácido carbónico formandocarbonato de hierro (FeCO3) y el cobre forma carbonato de cobre básico (CuCO3) Cu(OH)2,una capa protectora impermeable de color verdoso (pátina).

MANIPULACIÓN DE LOS ÁCIDOS Y LEJÍAS

Los ácidos y las lejías atacan la piel, tanto más cuanto más alta sea su concentración. Losvapores de ácido clorhídrico respirados destruyen las mucosas de la boca, nariz, pulmones yestómago. En caso de contacto accidental lavarse inmediatamente los ojos y la piel conagua abundante, durante 15 minutos por lo menos. A continuación, cúbrase con vendaesterilizada.

6. RESUMEN

En el capitulo de corrosión se pudo estudiar las diferentes formas de corrosión que sepresentan en los metales y sobretodo en el acero se diferenció los fenómenos de oxidación ycorrosión a su vez que una primera conclusión que se obtuvo fue la de que LOS METALESSE DESTRUYEN MÁS POR CORROSIÓN QUE POR OXIDACIÓN y que Un metal es tanto másnoble cuanto menos sea descompuesto por la corrosión.También se aprendió a reconocer el comportamiento de los metales frente al oxigeno y alagua

El hierro forma óxido de hierro: 2 Fe + O2 -> 2 FeOSi se recuece hierro al aire, se forma cascarilla (Fe3O4, exactamente FeO. Fe2O3)

Para diluir ácido sulfúrico echar siempre el ácido en el agua,nunca el agua en el ácido.


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Se reconoció también los TIPOS DE CORROSIÓN

Hay varias clases de corrosión dentro de las cuales se pueden distinguir tres tipos:

Corrosión uniforme.- El metal adelgaza uniformemente como por ejemplo cuando se atacauna plancha de cobre con ácido nítrico. La resistencia mecánica decrece proporcionalmentea la disminución del espesor.Corrosión localizada (perforante).- El metal queda picado, terminando por quedar congrandes rugosidades en su superficie. En este caso la capacidad de deformación del metaldisminuye más rápidamente de lo que podía esperarse por la pérdida de masa. Ejemplo deeste tipo de corrosión es el agua de mar sobre el hierro.

Corrosión intergranular.- Afecta a la unión de los granos de los constituyentes de losmetales, debilitando la resistencia del conjunto, de tal manera que a veces se rompen laspiezas al menor esfuerzo, sin que exteriormente se observe ninguna alteración de lasuperficie.

Las clases de corrosión:

Corrosión Química y electroquímicaLa corrosión electroquímica se distinguen la corrosión de contacto, la corrosiónintercristalina, la corrosión transcristalina y la corrosión con tensión mecánica y formación degrietas superficiales.

Se aprendió que La resistencia a la corrosión de los metales es muy diferente de unos aotros.El acero sin alear es poco resistente a la corrosión. Está constituido por cristales dediferentes clases que en la escala de tensiones se hallan muy distantes entre sí.El acero aleado presenta menores tensiones eléctricas intercristalinas y por esto es másresistente a la corrosión que el acero sin alear.La protección contra la corrosión y oxidación es un problema muy complejo, en el queintervienen tantos factores que no se puede pensar en una solución de protección universal.estos factores se deben considerar en el estudio de las protecciones contra la oxidación ycorrosión y son entre otros:


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a. Clase y estado del metal.- Para esto hay que conocer:- Composición química.- Constitución.- Estructura.- Impurezas que contiene.- Procedimientos de elaboración.- Tratamientos térmicos y mecánicos, etc.

b. Medio en el que se encuentra.- El ataque partirá del medio en el que se encuentra elmetal, por lo tanto cuanto mejor se conozca, se podrá prever la clase de corrosión quepueda producir y los medios para evitarla:- Naturaleza química....etc.

Finalmente se estudió formas de proteger contra la corrosión como los recubrimientosmetálicos, los recubrimientos químicos , con metales de sacrificio, etc.

FIN DE LA UNIDAD

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